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Debido el desenfrenado aumento de l a población human&,

de sus necesidsdear d e l progreso c i e n t i f i c o y tecnoiógiei

co, e3 hombre se hs convertido en un s e r i o p e l i g r o para

l a natura leza , ya see porque introduce en e l l a causas de

d e t e r i o r o y d e s e q u i l i b r i o , ya sea porque aaiaalsaa acabar

con los recursos .

De ahora en ediilante e l hombre sabe que, por su propio

i n t e r é s , debe v i g i l a r y c o n t r o l a r su conducta con l a na tu - r e i e z e y frecuentemente p r o t e g e r l a contra s i mismo.

son m ú l t i p l e s l o a motivos que tenemos para p m t e g e r R

l a neture leza . Primero, porque a l defender a l a netura-

l eza , s e s e t i s f a c e e l i n s t i n t o de conservación de l e ea-

p e c i e e l protegerse a sf mismo e l hombre.

E l hombre comete innumerables a g r e s i o n e s contra e l a&

b i e n t e , con sus r e s p e c t i v a s consecuencias sobre l a salud

y todo e l ecosistcma en general .

E l problema econdmico que p lantea e l c o n t r o l de 18 con - taminacidn r e f l e j a l a r e a l i d a d de que c i e r t o s b ienes na:,

t u r e l e s que a n t e s se consideraban g r a t u i t o s (agua y a i r e 9

t i e n e n ahora IN, valor económico y s o c i a l . Hantenerlos - l i m n i o s ex ige gestos continuos.

La poiucidn o contaminacidn d e l aire( ?* 6991 1 8 u e ü e ser

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definida como c u a l q u i e r condición a t m o s f é r i c a en l a c u a l

e x i s t e n s u s t a n c i a s p r e s e n t e s en concentraciones por e n c i - ma de sus n i v e l e s ambientales normales y pueden producir

un e f e c t o medible en al hombre, l a vegetación, los ani -

males, los m a t e r i a l e s o e l clima. Por " sus tanc ia" enten-

demos c u a l q u i e r elemento o compuesto químico n a t u r a l o

s i n t C t i c o capaz de mezclarse con e l a i r e .

s i los contaminantes son emit idos directainente a la - atmósfeara eo denomiaan contaminantes primarios.

si son formados des-ués de su emisión en l a ~ t m ó s f e x a

como reeuitado de alguna r e a c c i ó n con mater ia e x i s t e n t e

en l a atnibsfera, e l contsminante r e s u i t s n t e s e denomina

secunda r i o . LOS contaminantes s e c l a s i f i c s n según su estado f í s i c o

( i o , i i ) e n :

P a r t í c u l a s . P a r t í c u l a s s ó l i d a s o l í q u i d a s con un trmañio

que ba desde 0.0002 hasta 500 micrómetros de diGrnetfto, - por ejemplo, humo y smog.

Geses. Contaminantes en estado gaseoso que s e mezclan con

los gases a t m o s f é r i c o s p r e s e n t e s en condic iones normales.

Se c l a s i f i c a n on:

inor&nicos . Compuestos de azufre , nitrógeno, c l o r o , '1

f lbor , carbono( CO y C O Z ) , oxidantea(03) , e t c .

Orgánicos. Formados por carbono e hidrógeno y en oca--

s i o n e s o t r o s elementos, s e subdividen en: Hidrocarburos. Contienen sólo carbono e hidró

geno. Provienen de l a producción de pet rb ieo ,

l a combustión i n e f i c i e r i t e de gssolinas y d i s -

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s e 1 y o t r o s combustibles usados por v e h í c u l o s

de motor.

Derivados de hidrocarburos. Pueden s e r conta - minantes pr imarios o secundarios como resul -

tado de c i e r t a s r e a c c i o n e s f o t o q u í m i c a s . Pus - den ser aldehídos , cetonas , hidrocarburos ha - logenados y o t r o s .

L& polución d e l a i r e causada p o r f u e n t e s f i j a s ( i n d u s t r 4 a s )

puede ser .disminuida meaiante dos procesos fundamentales,

ca tegor izados como (9 , io): a ) c o n t r o i por d i l u c i ó n en l a

atmósfera por d i s n e r s i ó n , b) c o n t r o l en e l or igen de l a

fuente para r e d u c i r 18 poiuoidn emitida.

~1 c o n t r o l por d i l u c i ó n en l a atmósfera ha s ido m y em

pleado, s i p embargo, e s t e método est6 resul tando muy ob-

s o l e t o en algunos l u g a r e s debido a l a alta contaminación

en l a zona donde se l o c a l i z a que impide l a d i l u c i d n de3

Contaminante.

El c o n t r o l d e l po iutante en s i o r i g e n de emisión puede

mcer qua e l contaminante s e a des t ru ido , transformado, - atrapado o a l t e r a d o E n t e s de que o lcanze l a atmdsfera@9.

E s t e t i p o de c o n t r o l puede hacerse de l a s s i g u i e n t e s ma*

nera 8:

R e i o c a i i z b c i ó n de l a s f u e n t e s contaminantes,

Diminuc ión de l as f u e n t e s contaminantes,

S u s t i t u c i d n de combustibles o e n e r g é t i c o s menos contami-

nant e s,

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Cambios en e l proceso de producción de una i n d u s t r i a , Buenas prácticas de operación y,

Técnicas y métodos de c o n t r o l de contamiaantes que depen - der6 d e lars propiedades e s p e c í f i c a s de l gas a s e r contro - l a d o . Las t é c n i c a s o métodos de c o n t r o l e s t á n ciasifica-

Ups bajo uno de 13s c i n c o método d i f e r e n t e s de tratamien - t o oue son:

Absorción, adsorción, combustión, r e c o l e c c i ó n , cerrada y

s iatemes de recuperación y enmascaramiento.

E1 p r i n c i p i o de Is absorc ión de gases e s el contacto - gas-l íquido para i s separación d e l gas que u t i l i z a l a so - l u b i l i d a d p r e f e r e n c i a l d e l gas contaminante en l a f a a e - l í q u i d a ( 8, io).

La adsorción de g a s e s e s t á basada en l a i n t e m c c i ó n de

los g a s e s con un s ó l i d o adsorbente, l a cual se l i ev i : a

cabo cuando las mo;h€culas o átomos de gas s e concentran

en l a i n t e r f a s e d e l s ó l i d o . E l gas e f l u e n t e pasa B t r a v é s

de adsorbentes s ó l i d o s contenidos en un aparato de a d s o r

c i 6 n ( 6 , 8, 12 ) .

Muchos compuestos orgánicos pueden s e r convert idos a C02 inocuo y agua por combustión u oxidación rápida. Para r e a - l i z a r l a , debe haber una adeauada proporción de oxígeno,

t empe rat lira , t u r b a enc ia , tiempo y cata1 i zado r . E x i s t e n a p a r a t o s

p i t a n partículas y

maras, c o l e c t o r e s ,

mecánicos o e i e c t r o s t á t i c o s que p r e c i - l impian e i a i r e como son c i c l o n e s , cá - p r e c i p i t a d o r e s y f i l t r o s d l 0 ) .

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LOS métodos químicos usualmente t i enen un elevado es - pectro de compuestos que pueden convert i r , pero e l con - sumo de energía e s relativamente elevado. Ei consumo - de oxidentes e s otrp desventaja de e s t os mbtodos,que - incluyen combustión, incinemcidn, ozonisacidn y c lora - cibn.

Jos métodos f i s i c o s t a l e s como It absorción en i í q u i - dos y adsorción en s ó l i d o s t i eneh l a desventaja de que

los contaminantes no .son convertidos, y aqué l los SOP-

bentes u t i l i z ados t i enen que ser regenerados. De este

manera se crea un nuevo f l u j o contsminante(i, 3,4,5, O).

~n los i i lt imos eños, una nueva técnica de descontami - nación de gases esta siendo desarrollada. El tratamien - t o (micro) b i o l ó g i c o consiste en hacer pasar los gases

res iduales contaminados a t rav¿s de una columna empaca - de o r eac to r en i a cual l o s microorganismos están colo

cedos en un meter i e l apropiado que l e s administra l o s

nutr ientes complementarios a aqué l i os presentes en e l

gas residual. Les pr inc ipa les ventajas de e s t e método

son: muchos compuestos puedenser oxidados a COZ y agua,

e l método e s barato ; seguro tanto para e l hombre como

para e l ambiente( 1, 4).

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LOS microorganismos que u t i l i z a n ias compuestos orgá - n i c o s de l a f u e n t e g a s e o s a que se desean e l i m i n a r , son

o b t e n i d o s sometiCndolos a un c u l t i v o de enr iquec imiento

con determinadas c o n c e n t r a c i o n e s de s o l v e n t e s , s i n sumi

n i s t r a r o t r a f u e n t e de carbono que no sea e s t e t i p o de

compuestos de t a l forma que l o s Únicos que sobrevivan

son los que pueden aprovechar e s t e t i p o de s o l v e n t e s . Un@ vez o b t e n i d o s los microorganismos, s e i n o c u l a n -

en e l s o p o r t e contenido en e l r e a c t o r para que comien-

ze l a a c t i v i d a d microbiane..

Kneer ( 5 ) d e s c r i b e un método p a r a l a p u r i f i c a c i ó n de

a i r e con r e g e n r a c i ó n d e l empaque. Las partículas adsor - b e n t e s son continuamente removidas en l a p a r t e i n f e r i o r

y después de l a r e g e n e m c i ó n se c o l o c a n en l a cima d e l

contenedor.

Gust e t u i . ( 5 ) d e s c r i b e n un t m t t i m i e n t o de gas para

compafiias de composteo de s ó l i d o s r e s i d u a l e s . Las sus- t a n c i a s s i m i l a r e s s l humus pueden u s a r s e como f i l t r o s

m a t e r i a l e s a s í como abono j r t u r b a . La s e i e c g i 6 n d e l ein

paque e s determinada por l a e s t r u c t u r a , porosidad, á r e a

por unidad de voiúmen, r e s i s t e n c i a de f l u j o e s p e c i f i c a

y l a h a b i l i d a d d e l m a t e r i a l para r e t e n e r agua.

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F d c t i c a m e n t e los s i g u i e n t e s problemas son encontra-

d o s en e l uso de f i l t r o s b io lbgicos : i ) X s t r i b u c i 6 n no homogénea d e l f l u j o de gas a tra - V O S d e l área f i l t r a n t e . Con e l envejec imiento d e l - s i s t e m se presentan c a n a l e s de f l u j o . gesvían el - f l u j o de &ss y decrece i s capecidrd de e i iminacidn

d e l l echo .

ii) E l contenido de humedad e s con f recuenc ia d i f í c i l

de regular. Con un suministro i n s u f i c i e n t e de agua

el l echo se seca en l a entrada d e l gas y pierde s u

a c t i v i d a d , mientras que um exceso de agw promue-

ve e l d e s s r r o l l o de zonas aneeróbicas desprendiendo

productos metab6l icos v o l b i t i l e s malo l ientes . iii) Debido 5! l a natura leza de la fuente de carbon4

e e l i m i n a r y a l e oxidacidn b i o l ó g i c a , s e desprenden

productos metab6l icos ác idos , l o cual deschv3.e e l

pH de l empaque. Como resul tado de e s t o , l a a c t i v i - -

dad b i o l ó g i c a generalmente dis.iiinuye y eún puede - l l e g a r a detenerse en e l ceso de microorganisrnos a-

c i d 6 fob0 s.

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Obtener microorganisnos capaces de degradar solven - t e s orgániaos presentes inicialmente en esta.do gaseo - so en bajas concentraciones mezclados con a i r e .

Proponer e i diseño de un sisteina de eliminación de

solventes orgánicos d e l a i r e uti l izando l o s m i c r o o r

ga:iismos previamente obtenidos. S i e s f a c t i b l e , l l e - gar a i s construcción y operacibn d e l sistema.

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Este proyecto se besa eri e l aspecto de l a descon- taminación de g a s e s r e s i d u a l e s forrnados por cornputs

90s orgánicos , qJe nace d e l compromiso l e g a l y morni de no contaminar e l a i re , trayendo con e l l o un dese - q u i l i b r i o eco iógico , s i n embargo, e s t o impl ica d i f e - r e n t e s t i p o s de invers ión , que no son r e d i t u a b l e s ;

por l o que debe buscarse una a l t e r n a t i v a que permi-

t e t r a t a r e l a i r e con el mfnimo de c o s t o económico.

P o r e s t o , e l método b i o l ó g i c o s e presenta como una

nueva opción en los d i f e r e n t e s t i p o s de tratamiento

de aire p o r ser económico, seguro y porque e l imina

l o s contaminantes orgánicos produciendo 602 y agua.

pera l l e v a r P cabo e s t o , primero e s necesar io o b

t e n e r los microorganismo9 degradedores de e s t e t i p o

de compuestos, escoger e l t i p o de so lvente que se - va i u t i l i z a r as í como l o s soportes , p r a que poste - riormente s e proponga e l diseno de un sistema de - descontaminaci6n d e l a i r e .

Comp puede v e r s e , se ! t r a t a de U I ~ proyecto de in--

v e s t i g a c i ó n que puede a p l i c a r s e a i n d u s t r i a como is p e t r o l e r a y qufmica, l a s c u a l e s son los p r i n c i p a l e s

i n d u s t r i a s que desheohan s o l v e n t e s orgánicos en e s t a - do gaseoso.

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f . Adlisis b i b l i o g r á f i c o .

11. Escoger los s o l v e n t e s a emplear, p o r ejemplo,

g a s o l i n a , t í n e r , e t c .

111. Escoger los eop6rties más adecuados pare traba-

j a r , en base a sus c a r a c t e r í & i c a 8 , las c u a l e s ya - han s ido mencionadas( a d s t ~ r c i ó n de so lventes , de hu - medad, r e s i s t e n c i o mecá nsca , e t c ) .

Iv. S e l e c c i ó n do f u e n t e s de inóculo , como por ejem- p lo , suelo de áreas cercana a una r e f i n e r í a , fábrica

de compuestos orgánicos , lodo de una planta de trata - miento de agoa, e t c .

V. ~ r e p h r a c i ó n do m n t e r i a i y equipo de t - jo .

V I . P a r t e experimental .

L l e v a r a cabo l a s praebas de s e l e c c i ó n de microor - ganismos degradadores de los s o l v e n t e s orgánicos e8

cogidos. E s t e proceso de s e i e c c i d n se r e a l i z a r é empieando

una caja ( v e r esquema) cuyas dimensiones sonfaprozk

madamente ):

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Largo l0Ocm

Ancho 30 cm

A1tu.m 30 cm.

LR c a j a e s t a r á a i s l a d a isotérmicamente por medb

de u n i c e l y dividida en 6mmpartimientos separados

e n t r e si mediante t a b l a s de madera.

CEide uno de los 6 compartimentos e s t a dividido en

une p a r t e super ior y una i n f e r i o r por medio de wna

maih que serv i rá para para s o s t e n e r e i soporte jun - to con el i n ó c a o .

A d ed s , cada uno t i e n e d i s p o s i t i v o s para medir tern - peratura , y se l e s i n s t a l a r á un sistema de tubos p o r

donde e n t r a r á a i r e meaclado con e l solvente y o t r o

s i s t e m pera l a s a l i d a d e l a i r e .

Se i n s t e l a d n mecanismos de medición de f l u j o del

a i r e a la entrada y a l a s d i d a ( 8 ) .

I Forma en que ae l levc=rt :L cnbo.

Colocar en cada compartimento los soportes s e l e c c i o - nados por duplicado( 3 t i p o s de soporte en t o t a l ) - j u n t o con l a mezcla de lndculo previauiente honiogeni - aada .

Esperar determinado período de tiempo a que se - l l e v e a cabo la degradación t o t a l de l o s s u s t r a t o s

carbonados que vienen junto con el inóculo para que

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posteriormente ~ 6 1 0 quede e i so lvente orgánico ad--

m i n i s t r a d o como Única fuente de carbono a s i m i l a b l e

y se fomente el d e s a r r o l l o de microorefanismos degra - dadores de e s t e so lvente .

VJi. Obtenei6n de microorganismos.

VIII. E e p e t i r con l a s cepas de microorganismos obte - nide s.

IX. Proponer diseño de sistema descontaminante de - a i r e de e s t e t i p o de s o l v e n t e s y en su C A S O , cons--

t r u c c i d n y opereción.

X. Discusiones y conclusiones .

X I . 'Entrega de proyecto f i n a l .

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Praverbia NRhuatl.

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[ c c c f r c L

c - c c f c c c c c c c c

NOMBRES:

TELEFONOS:

!4ATRICULAS :

CLAVE :

CARRERA:

TRIMESTRE L E C T I V O :

BORAS SEMANA:

LUGAR DONDE SE LLEVO A CABO:

FECHA DE I N I C I O :

FECHA DE TERMINACION:

TUTOR:

T I T U L O : .

ALUMNOS :

BERNARD HERNANDEZ SERGIO EDUARDO. PEREZ OSEGUERA MARIA DE LOS ANGELES.

5 7 5 - 1 6 2 6 Y 6 0 4 - 7 2 2 3 RESPECTIVANERTE-

8 3 3 2 5 2 1 5 Y 8 3 2 3 6 6 8 4 RESPECTIVAMENTE.

2 3 b 3 1 2 9 . 8 7

INGENI'ERIA BIOQUIMICA INDUSTRIA.L.

8 8 - r

2 0 n. CADA UNO.

LABORATORIO T - 2 5 4 , DEPTO. I P H , D I V I S I O N C B I , UAM-rZTAPALAPA.

3 DE MARZO DE 1987 .

3 0 DE ENERO DE 1988.

M . EN C. RAFAEL CRAVE2 R IVERA , PROFESOR ASOCIADO "Cn TIEMPO COMPLETO, DEPTO. IPH D I V I s I O N DE C B I , UAM-TZTAPALAPA.

OBTENCXON DE MICROORGANISMOS DEGRADA- DORES DE SOLVENTES PARA E L D ISEBO DE UN F I L T R O BIOLOGXCO DE PURXFICACION DE ESTOS COMPUESTOS EN ESTADO GASEOSO DEL

HATRrCULL 8 3 2 3 6 6 8 4 -

MATRICULA 8 3 3 2 5 2 1 5 . ,/ TUTOR:

-

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INDICE

1iit:rocluccióa ...................................... 3 -

Obj, ... :. I..iI .. ; ....................................... -1 o

mi. 1 : :.: 9 :. ;, . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51

........ . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . Q.6 p ..--~.Llt'ílc-L:>:;.

. .

Di,".., -.... ... l... < . : ...,. ,.. ' 1 . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 42

..... . 5 0 ' r... 1 %..illl. . L , . . . , l l : ; ; l 2 ~ , . . . . . . . . . . . , ...... : . . . . . . . . . . . . . . . .

. .

3.'.>1 S i:igi:,?f!.o.. . . . . . . . . , . . . , ..................... 53 . .

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c c f c c c c c c c c c c c c r L

EESU1iIHW.

E1 acelerado incremento de la contminaci6n atrosf4rica as1

como de las reguleciones federales en materia ecolbgica está

presionando a la indumtria pera poner mayor atención e 1.08

aspectos ambientdes de loo proeesos industriales. Uno de estoa

aspectos es el tratamiento de los gases resichales, 105 cuales

pueden contener compuestos org6nicoe volátiles.

Además de existir los &todos flsicm y qulricos del aire,

las técnicas biotecnolbgicaer están aumentando el interés en

paises como Alemania y Holanda. Las principles ventaja0 de loa

métodos biológicos eon : 105 contaninantes orgtbicas son

eliminados y oxidados B C02 y agua, el método es bareto, no deiba

al ambiente y en contraste CQn los otros &na dtodos no produce

otro flujo contaminante.

En este proyectó & founi base los tMbajoe prblicsdoe

por Ottengraf et al quienes describen un filtro b&ol&gico para la

purificacibn de gases residualas. En nuestro trabmjo se

obtuvieron microorganismo8 degradadores de solventee ocgllnicoa en

cultivo sumergido los cueles fueron inoculados e dos coluuuis

para probar la purificacibn de aire contaminado.

los microorgenismo@ obtenidos utilizan solventes orgánicos

como única fuente de carbono y Sale0 minereles c m corplemento.

A los soportes utilizados en las columnae se les realizaron

pruebas para deteminar Bus características principales para mer

utilizados en este trabajo.

.. I

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r i

t Las columnas son iiilrhaüas don el -porte conteniendo une

solución salina y los microorganisms pm~lamente obfenidoe,. Se

L hace pasar una corriente de aire con thiner en bajas

concentraciones y se cuantifica el C02 producido titulandolo con

f el WaOH.

c c

De ésta fonna se pretende hacer un estudio exploratorio de

los trabajos realizados con anterioridad adeeuendolos a nuestras

L condiciones.

f c

c c c f c c c c c c

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f c t c c f i: r L

f c c c c r

L

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. .. .

IMTBODUCCIbl.

Debido al desenfrenado aumento de la poblacibn humana, de

SUB necesidades, del progreso cientsfico y tecnologico, el hombre

se ha convertido en un serio peligro pare le naturaleza, ya -6

porque introduce en ella causes de deterioro y desequilibrio, o

porque amenaza acabar con los recursos.

De ahora en adelante el hombre sabe que, por su propio

inter68 debe vigilar y controlar su conducta con l a naturaleza y

frecuentemente protegerla contra sí mismo.

Son múltiples los motivos que tenemos pare proteger a l a

naturaleza. Primero, 'porque al defender a la naturaleza se

satisface el instinto de consebvacibn de la especie al protegeme

a sí mismo el hombre.

El hombre comete innumerables agresiones contra el ambiente,

con sus respectivas consecuencias sobre la salud y todo el

ecosistema en general. E1 problema econbmico que plantea el

control de la contaminacibn refleja la realidad de que cierto8

bienes naturales que antes se consideraban gratuitos (agua y

aire) tienen ahora un valor econbmico y social. Mantenerlos

limpion exige gastos continuos.

-

De ahí la kmportancia del de-iarrollo de una tecnologla

propia. destinada n combatir la contaminación en las zonas

industriales y en las grandes ciudades, ya que la contaminación

en México y el mundo ha llegado R Fmpactar negativamente en el

medio ambiente y rein la ca1id;iti de vicia de sus habitantes.

3

i

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~~ 7 - ~~

I

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r La contaminacibn del aire causada por fuentes fijas

(industrias) puede ser disminuida mediante dos proceeos

fundamentales categoriesdos como : A) Control por dilución en la

I L-

c r L

t c f c c c c

c c c c

atmbsfera y B) Control en el origen de la fuente para disminuir

l a cuntaminacibn emitida (Ross y Seinfeld).

E1 control por dilución en la atmósfera ha sido muy

empleado, sin embargo, este &todo está resultando inadecuado en

algunos lugares debido a la alta contaminación de la zona donde

se localizan, lo que impide la dilucibn del contaminante.

E1 control del contaminante en el origen de emisión puede

hacer que éste sea destruido, transformado, atrapado o alterado

antes de que alcance la atmbsfera (Seinfeld).Bste tipo de control

puede hacerse de l a s siguientes maneras:

Re1ocaliz.acibn de l a s fuentes contaminantes.

Disminución de las fuentes contaminantes,

Sustitución de combuatibles energétiicos menos

contaminantes.

Cambios en el proceso de producción de una iinduatria,

Buenas practicas de operacibn y ,

Técnicas y métodos de control de contaminantes.

Estas técnicas dependerán de las propiedades especificas del

gas que 5e pretende controlar y están clasificadas bsjo uno de

los cinco m@todos diferentw de tratemieiito que sont absorción,

adsorcibn, combustibn, recolección cerrada y sistemas de

reciiperacidn y enmnccarnmicnto.

r L

c t 4

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. . . .

Rl principio de l a aborcibn de gases es el contacto gas-

llquido para la separacibn del. gas, utilizando la solubilidad

preferencial del gas contaminante en la fase llquida (Perry,

ROSE%).

La absorción de gases está basada en la interacción de 105

gases con un sólido adsorbente, la cual se lleva a cabo cuando

las moléculas o átomos de gas se concentran en la interfast. del

riblido. El gas efluente pasa a través de adaorbentes sólidos

contenidos en un aparato de adsorción (Parker, Perry, Geinfeid) . Muchos compuestos orgánicos pueden ser convertidos a C02

inocuo y agua por combwti6n u oxidaci4n rdpida. Parfi rralizerla,

debe haber una adecuada proporcibn de oxfgeno, temperatura,

turbulencia. tiempo y catalizador ( S i t t i g ) .

Existen aparatos mecánicos o electrostáticos que precipitan

parffcuias y limpian el aire como ciClones, cámaras, colectores,

precipitadores y filtros (Seinfeld).

Los Rétodos químicos usualmente tienen un amplio espectro de

compuestos -que pueden convertir, pero el consumo de energía es

relativamente elevado. it1 consumo de oxidantes es otra desventaja

de estos métodos que incluyen combustión, incineración,

ozonización y cloración.

Los détodos físicos tales como la abnorci6n en líquidas y

adsorción en sólidos tienen la desventaja de que los

contaminantes no son destruidos y aquellos absorbentes utilizados

tienen que ser regerieradoe. De esta forma se crea un nuevo flujo

5

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contaminante (.%+nnings,dt f,Petei j . En 1.08 últimos años. una nueva t&cnl.ca de descontaninaci.bn

' está siendo desarrollada. El tratamiento biolbgi.co consiste en

hacer pasar los gases residuales contaminados a través de una

columna empacada o reactor donde se colocan microorganisws en un

material apropiado que les suministro 1.0~1 nut rien tes

compl.emt:!ntarios a aqueI.1.o:~ presentes en el gas residual. Las

principales ventajas de &te metodo son: HUC~OEI COmpUeUtfJU pueden

ser oxi.dados a COS y agua, el método es barato y seguro tanto

para. el hombre como para el ambiente (Jennings.Ottengraf).

Los microorganismos que utilizan los compuestos orgánicos de

la fuente gaseosa que se desea eliminar son obtenidos

sometiéndolos a un cultivo de enriquecimiento con determinadas

concentraciones de solventeo, sin suministrar otra fuente de

Carbono que no sea este tipo de compuestos, tie tal € o m que los

6nicos que sobrevivan sean los que pueden aprovechar éste tipo de

solventes.una vez obtenidos log microorganismos, se inoculan en

el soporte contenido en el reactor para que comience la actividad

mictobiana.

Kneer (Ottengref) &escribe un método para la purifi.caci.ón de

aiie con la cegeneracián del empaque. Las partfculas absorbentes

san continuamente removidas en la parte inferior y después de l a

regeneración se colocan en la cima del contenedor.

Gust (Dttcngraf) descrl.be un trstami.ento de gaa pare

coinpa8'ia:z de i:roiiipoii;tei> de $361 idos reoiduales. Las sust:arici.i.r.;

. .. .. .

6

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L f"

r r

c f f c f c c c c c c f c c I:

L

i

similares al humus putdm utilizarse como materiales de: filtro

as1 como abono y turba. La sr.lecciln del empaque est6 determinado

'por la estructura, porosidad, área por unidad de valumen,

resistencia de flujo específica y la habilidad dr*l material pira

retener R ~ U U .

Ottrngrcif y colaboradores han realizado experimentos a nivel

laboratorio y a diferentes escalas, cllos dencribcn un filtro

nicrobiológico que consiste de una columna mickrit de vidrio con

un diámetro de 15 cm. y una altura total de 4 m. La columna ha

sido dividida en cinco etapas similares y una etapa separada de

humidificación en la parte mas alta de la torre gue consta de un

aspersor con un circuito cerrado de recirculación dc agua que

trata de mantener una humedad constante.

Cada una de las etapas del filtro biol6gico contiene un

. soporte que consiste generalmente de turba o conposta, y

dependiendo de la naturaleza de los compuestos orghnicos que se

encuentren contaminando el aire, el filtro ser$ inoculado con los

microorganísmos apropiados para que se inicie una actividad

bioi &gica.

.

Prácticamente los siguientes problemas son encontradrm en el

uso de filtros biológicos:

i) Distribución no hornogenea del flujo del gas a través del árca

filtrante y el envejecimiento del sistema con fomación de

canalcs. de f l u j o , esto provoca la desviünibn del flujo del gas y

dismiriiiyt- 1;i i-<ipiiridad de fi1trL+<*.i<5n (le1 I+. i -h i , .

7

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P- - L r

r i r

c c r r

c c c c c

c t c c

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L

L

L

r L

ii) Dificultad pera regular 6.1 contenido de humedad lo que puede

provocar disminuci tin cn I a actividad microbiana cuando existe un

suministro insuficiente de agua, mientras que un exceso promueve

el desarrollo de zonas anaeróbicas desprendiendo productos

metabólicon volátiles malolientes.

iii) Disminución del pH debido a l a oxidación de los nutrientes y

a la formación de metabolitos ácidos lo que puede disminuir lo

actividad microbiana o puede provocar su total ausencia en el

caso de microorganismos acidófobos.

Exinten algunos modelos que pueden describjr el

comportamiento de los microorganiamoe degradadores de solventes

dentro y fuera de un filtro biológico.

La concentración de la fuente de carbono puede ser medida

como función del tiempo. con el fin de determinar las conotant4.s

de crecimiento de los microorganigmos' para varias fuente:: de

carbono. Generalmente l a cinetica de lar, reaccionen

microbiológicas de eliminación pueden ser dedas por l a ecuación

de Monod:

(1 ) Y (dCl/dt) = (CZ/ C1 t Km) CU

(2) cu - cso 4 Y (ClO - Cl)

Donde :

Y = factor de rendimiento Km : ctc de saturacitn

m x :: vel. máximo de crecimiento t = tiempo

cs :: concentracibn de microorgani.smos

C1 := i-oncc!ritrúCifin do sur:trato.

8

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f c f c c c c c c

c c f c

I, .. Sustituycridb- ' l a i&u&Ci& (2j e11 la ( 1 ) . y' asumiendo

Cso < < < Y (Clo I.. ci) se obtiene :

- ( Clo - C1 )/(dCl/dt) = l/Wu~ax + ( iün/max ) i/ci

Groficando el termino izquierdo como funcibn de l / C l de

acuerdo con la ecuacibn de Lineweavec-Burk las constantes m X y

Km pueden determinarse a partir de l e ordenada y la pendiente de

la grafictt.

c 9

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c

DBJETIVOS.

Obtener inicroorganismos degradadores de solventem orghnicos.

Realizar una investigación experimental para estudiar el

funcionamiento de un sistema bivltgico de eliminaci6n de

solventes orgánicos del aire con el empleo de los

microorganisnos previamente obtenidos.

c r L

10

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f r c f c f c c c c c . c f c

t

i

NETODOLOGIA Y ACTIVIDADES DESARROLLADAS.

1 . - Realizar una invcntigacibn bibliográfica para reunir

toda la información posible de métodos bioltgicos de degradación

de solventes en medio líquido y sblido, asi cow los métodos

analSticos de cuantificacibn de solventes y dr actividad

microbiano . 2 . - Selecciún de la fuente de carbono.

Para seleccionar In fuonte de carbono que se va a utilizar

para alimentar el filtro y que jugar5 el papel de contominants se

conside ra rán loo oigiiient cs aspectos biuudos en liis

investigaciones bibliogrdficns y experrimrntales:

Composicibn química y características fisicoqulmicas (estado

flsico, volatilidad, reactividad, etc).

- Referencias bibliograficas.

- Usos y alcance en la industria.

3.- Obtención de las fuentes probables de inóculo.

Recolectar muestras de los lugares donde sea más factible

encontrar microorganismos degradadores de solventes org8nicos,

tales como suelos cercanos a gasolinerlas. refinerloo. etc. Rs

decir. lugares donde abunden estos compuestos.

4 . - Selección de los soportes para el filtro.

Esta selección se basa en la revisión bibliográfica

efectuada y tomiindo en cuenta princjpalmc~nte las siguientes

ciirac t e rS 3 t i r x u :

-~

11

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c c c c c c c c

c

- DiBponibilidad del qoporte. - Origen natural.

- Consistencia. - Ser inerte a solventes. - Referencias.

5 . - " Pruebas preliminares de los soportas.

A lor, soportes a utilizar se les realizaron una serie de

pruebas pura conocer sua principales característicos y determinar

si. en realidad serán de utilided para este proyecto. Las pruebas

rcalizadas fueron:

a) Contenido de humedari. Se efectu6 para conoccr 1.0

ciipaci.dnd normal de absorcibn de himiidad del soporte. l?st.o piv.ebo

se reali.z6 pesando dos tapan de cajas Petri y poniendol.as a pc:.;n

constante en la estufa a 105-180 C durante 24..-48 h. Sc pcxxirxm 20

g de cada Uno de log soportes(p6r separado) y se agrogakon a lar,

cejas previamente puestas a peso constante. Se pusieron las cajas

en Terminado este

tiempo se volvieron a pesar la@ cajas.

CBlculo del contenido de humedad:

. . ... .

la estufa nuevamente a esta temperatura 24 h.

a = peso de la caja con soporte húmedo.

b = peso de la caja con soporte seco.

o = peso del soporte húmedo.

t de humedad = ( a - b ) / c e 100

.b) Capacidad de retencibn de humedad (nbsorcibn). Al i.gual

que? el. contc+ni.dc> de humedad es importante porque- exi.rste un nivel c f c r 12

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h

7

i

i I: c c t c c c c c c c c c f c r L

, ,

I

óptimo para i u acti.v o¡&rJi.cti (entre 50 y 70 t de l a

capacidad retcrici6n de humedad de l soporte ).

Retodo. Una cantidad pesada de soporte ( menor o igual a 10

g ) previamentc: nee;3do u 1.00-110 C por 24 h, se COlOC3 en un

embudo el cual. contiene un d isco de papel fi.1.tro pogado a la

pared d e l cono. Compactar el. soporte con peqicfios gol.pes sobre

l a mesa y n i v e l a r l o snpcrrfi.ci.c de l soporte con una espátula.

Pmar el. embudo ccm c.1. soporte. Adicionar agua hasta saturar c l

5oporte. de j a r drrmar 01. l l qu ido sobrante y 1.ucgo pesar la

unidad. Calcular l a humedad rritc*nide mor unidad o cantidad. de

noporte seco.

CA1cul.o de retención de humedad.

.:: peso de soporte sc*co

b i.. pcso d e l soportc! seco con e l embudo

c = peso del. soporte húmedo con el ombudo

O de humedad retenida = ( c - b ) / a * 100

c) Porosidad d e l soporte. E1 espacio poroso de l soporte

formado entre l a s par t í cu las sólidas est&. lleno de agua o a i r e y

proporciona e l espacio v i t a l para los organismos que se van a

inocular. El cd lcu lo d e l volumen de poros se realiza

ordinariamente despues de l a deteminacibn de l a densidad

aparente y real de l a s part ícu las . La densidad aparente '. var ía

según e l estado de agregación de l soporte y l a pcoporcibn del

volumen aparente ocupado por los espacios intersticialee q-ue

existen i.nclu::o en los soportes mas compactados. La densi.dati rt.:,.+l

13

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de l a s pa r t í cu l de poros.

Densidad aparente. - Mgtodo. Pesar una probeta dc! 1 0 m l y agregar soporte haste

dicho volumen, golpcer 1 0 vece:; l e probeta con soporte sobr<: cl

l i enzo de labora tor io colocado sobre l a mesa de trabajo, Figrcgar

de soporte l o que fo1.te hesta 1.03 10 m l . Pesar l a probeta con el

soporte.

Densidad aparente D.A. = peso d~t1 soporte/ vo1.umc.n i: gr/cc

Densidad r e a l .

Método. Pesar un matraz aiforado vnclo, pesar 5 g de soporto

y co locar los den tm del matraz, agregar una tercera parte dc agua

dest i lada procurando no mojar el matraz por fuera. 1mprimi.r un

movimiento dc rotacíbn 8iiove para desa lo jar e l nire. Reposar 5

minutos;' l l e n a r de agua e l igatraz hasta e l a f o r e con sue1.o y

agua. Pesar e l matroz.con ogua y soporte. Finalmente pesar e l

matraz con agua solamente.

D.B. = a/(a .I b - (c + d) )

Donde:

D.R. = Densidad r ea l

a = soporte s o l o

b = agua sola

c t d =

14

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r r L

r i, c c c c c c c c t c c c f c

d) Detenninaci.6n de materia orgánica.

Sirve para conocer e l contenido de materia orgdni.ca de 1.0s

soportes. 6e espera no encontrar materia orgánica e n l e

venniculita mientras que e n e l si.rdo es probable encontrarla en

ZOXXI~C de Compuestos 1i.gnocelulósicos dc d i f f c i l degradación.

Metodo. Poner dos . tíipno d.e cajas Petri u peso constante,

después poner en cada rcija 10 y de cada uno de 1.0s soportes

previamente r.c+cndor; y c01.0c~rl.os en la muf la a 100 C por 48 h,

tranw:UrridfJ este tiempo pesa,r otra vez y calcular e l porcentaje

de materia orgánica por diferencia de pesos.

(cajaisop.nt"co)-(cajaisop.carbonizadO) 2. de materj,a ~. 100 ... - -

org6ri i ca (caja i. soporte seco)-.(caja sola)

e) Reidcción del csopvrte. ~~ ...

Sirve para .conocer , e l pH del noporte y estimar si ser&

fact ible e l desarrollo. de dcroorganismos puesto que estos

crecen en un rang6 de pH entre 6 y 8 , es deci.r, alrededor de la

neut cal idad.

Retodo. Se toman 5 g de soporte y se agregan a un vaso de

precipitado con 1 0 m l de -agua destilada, se agita hasta tener una

mezcla hornogenea .y se l e mide e l pH con un potenciúmetro. I I

6 . - Obtención de los microorganiumos degradadores de I I sol.ventes . !

. .

I

c 15

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P-

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c f c c c c c f c c c c c r c

r i

Con l a s de indcuio se real iza una

suspensión en agua destí leda. Se prepara un medio de cultivo

reportado por Ottengraf ct a l (tabla I) y ne reparte en los

distintos frascos y mat racer,.

Tabla I . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . ~ .... . . . . . . . . . .

Componc?n tr. Conccntrncidn (mg/l)

(Wii4) 2C04 1 0 0 0 . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

MgSO4,7€i20 42

KlIZP04 42

K2HFO4 o4

CaC12.2H20 42

FeC13. GB20 1.33 . _ _ _ - ... ..... ..... ............. - ... .. ....

Además se agrega extracto de 1.evadura con urin cuncentreción

in ic ia l de 500 mg/l y se va disininuyendo paulatinamente en leis

fermentaciones posteriores. hasta llegar a una concentreclún de

o. mg/i.

A estos frascos se l ea agrega una determinada cantidad dc>

suspensión de inóculo asf como de solvente (fuente de carbono):

Tabla I1 ... - - . . . . . .- .... - .... - . . -. ...... - .. - - - - _ ..... _. ._ - - _. - .- - - _ ._ ... - - ... - - -. - - ._ - - - .... - - .. - .. - - .

Rec i pi en te vol.medio(ml) vol.inúculo(m1) vol. thirier(m1.)

matraz 1OOOml 75 2 2 . 5

matra8 500ml 35 1 1 '- 1.3

(8*8)cm 20 o. 5-1. o 0 . 8 " 1 . 0

( 5 '2: 6 ) c:in L. o O . 5 . I. . O n.8 3 . 0

------- .... _.

P. bocaancha

Tz. bciciaanctiri _1

. . . . . . . . . . . . . . . . . . . .

16

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r i

L

c c

f c

r L

c c c

c f

, ? I ., .. ~ , , .. ..... ~ .__^.. * - . - . .

Se incuba día.s, después 'dc. luz cuiilcs

se vuelve a repctir el proceao tomando ahora como inúculn Ins

microorganismos QUP crecieron en los frascos anterinres.

Despu&s de repetir do5 veces este proccdinicntci los

miccoorgoninmos se traspasan a cajas de Petri. Para lo cual se

utiliza cl mismo medio que se indica en lu tabla I al que adcm&a

se agregan 5 g de agar por litro. Este mcdio se distribuye en las

cajas, luego se les agrrgn un volumen medido de solvente y ar:

mezcla con el medio de agar ceperando a que solidifiquc pura

posteriormente agrcgar el inClculo obtenido por cultivo sumergido.

Por último, se aislan los diferentes tipos de colonias cn

tubo5 inclinados, y se rcolizan tlnciones para observar los

microorganismos desarrollados.

c

c c

, 'i

c

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P

L I

c i i f c f f c c c c f c f c f c c

.

, , .

o' de obtencibn

I 13

üc- Jos microorganismos.

m cultivo sumergido

i ogi tnci ón

T 35 C

Is. 4-5 dias cada

lote

B - .

FIGURA 1

38

cultivo en placa 4-5 dfañ.

agar inclinado

4-5 asas.

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..I

del proceso.

5

.

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r L

r L c c c c I: c I: c c c f c c c c

L

r- L

Descripció

I E l a i r e proveniente del compresor (1) entra a través de una

manguera y l lega hasta unn trampa (2 ) formada por canicas de

vidrio o que se u t i l i z a para eliminar cualquier resto de aceite

contnminantc que pueda traer e l a i re . Despues l a corricntr. pasa

por una mecha humcdecida cbn solvente ( 3 ) que sirve parr3

enriquecer i . s l aire con e l nolvcnte dr trabajo para luego pasar a

otro humidlficndor de agua (4 ) que evito una mayor rapidez en l a

pfirdida dc humedad del f i l t r o . E l a i re pasa por un medidor de

temperatura de bulbo húmedo (5 ) para conocer l a humedad del aire.

La corriente se bifurca (6 ) para posar a l a s dos columnas ( 7 ) que

contienen e l soporte inoculedo y humidificado con solucltn

salina. La corriente oale por l a parte superior de l a columna y

se burbujea en un tren de tubo@ (8) que contienen una solución de

üaOH q6e va a reaccionar con e l C02 que'seká l a variable a medir

(ver mayor explicaeibn en e l siguiente inciso) . Las dos

corrientes se vuelven a unir (9 ) para s a l i r a l exterior. E l f l u j o

de a i re se medirá por medio de una probeta invertida.

8 . - Pruebas pmliainnrco del f i l t r o .

a) Perdida de humedad. Se humedecen los soportes con agua

destilada de ta l f o r k que quQden con una humedad del 7U?k(ml de

agna/g de soporte) y se eibpaca l a columna con e l soporte

perfectoniente bien mezclado con e l líquido, se s e l l a l a columna y

se l e hncc pnnar una ci-irri.cntc de aI. srmcjante a 1ü

lxik dC: d.w> stm;.inilz se vu.i-lvi3 ii obrlr y !A,.

. ~ - .~ ~~~~

i

20

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F

.-. r t

c i: r

c f c c c c c c c c c e: c

i

r i

observa la p@rbb&i tli: cdo quc correspondcrfi

al agua evaporada en este.! períodri dr ti.cmpo.

b) BVaporaG~.b.n d.cl. thint~r. Gr. colocan 30 ml de thiner

aproximadamente en un bul.bo (mcdidor de temperatura de bul.bo

húmedo), se conecta el flujo dc aire y so mide el tiempo que

tarda en evaporarse.

c) Anfilisin del. aire dc salida de la% columnar,. Puesto que

no se dispone de un analizador d.*.+' g a m s para conocer la variacibn

de 'las concentraciones.de los distintos compuestos que arrastra

la corriente de a i r e se opte por medir el producto de la

respirociún microbíana, es decir, el desprendimiento de C02, el

cual se aidc haciendo pasar 5 0 1 std. de aire burbujeandolo a la

salida de las columna= en un tren de t ub s de ensaye contenjondo

20 ml dc iiaOH 0 . 5 W cada uno (ver figura 2 ) el cual reacciona

con C02 para Formar Wa2C03 y el exceso de WaOH se-titula con HC1

0 .5 1. La diferencia entre un blanco de NaOH y otro burbujeado

proporciona el

Xntonces,

volumen de NeOH transformado en Wa2C03.

se mide primero un blanco di3 NaOH sin burbujear,

se mide otro de BaOH burbujeado con aire,

otro de NUOH bu.rtxijcado con aire y solvente para

verificar que el thirier no interficera en la reac-.

cidn.

%

La:: reacciones aon las siguientes:

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r L

c f f c c

c c

c c c c

Rccici:i.onrs

1 . - C02 + H20 -- .. H3C03

2:" H2C03 i 2NaOH .. - . .. ' . ' - + Nn2CO3 I. 2H20

La sosa que no rcnccionci es mcdih por la títul.ación con

HC1.. El. 1Va2C03 fiuede i.ntccferi.1: en la titulaciln y por lo tanto

se elimna con la adicibn de nncl.2:

3.- Na2CO3 i. RaC12 - .... I3aC03 + 2NaCl

d) Prueba de carbonato ..- Se realizt para determinar si el.

método analítico lograba cuantificar C02. Se agrega una cantidad

pesada de Na2C03 en 25 ml de HC1 1 R y se cierra al instante, de

tal forma que el C02 producido por la reaccidn pasa a l tren de

tubos con NaOH 0 . 5 N y se cuantifica por titulacidn con K 1 . . De

acuerdo con la reacción: .

. Y Na2C03 1{2C03 .+ 2NüOH ~. ....

peso N ~ O H = rm NaOH * peso na2c03/m Wa2C03

n = peso neOH/ pn WaOH

f V = n / Rormalidad Wo'nualidad = n / 'V ------ _ _ Experimentalmente, la diferencia de volwaen de HCi utilizado

para titular un blanco de NaOH y otro de NaOH con carbonato será

'V = V blanco - V NaC03

Donde "V ser9 el, volumen de NnOH quc rí-accicrnl

' experimentalmente. Una vez conocidos el volumen experimental y el

volumen tetrico sc puede conocer el rendimie!rito de la re'icc:i.bn :

Rendimiento :: Vt.:xp/ V t e o ii 1.00

c c c 22

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r I L

!P- I

i

r t

c c c c c c t I: c c c .c c c c r b

Cdlculos para determinar c.1 C02 presente en el aire.

Vol.gaetado de lIC1 Vol.gactado de Vol. de .BaOH ,cn un blanco de 10 ml - HC1 pUra titular = , transformado en üaOH . 5 N(testigu -1 l a %»sa residual. Na2e03.

( 1 ) ( 2 ) ( 3- 1

( 3 ) Normtilidad del lICl z. meq dc COS

meq de C02 * 44/2 = mg de C02

mg de C02 * 1/44 = moles de C02

moles de C02 * 12 = mg de Carbono.

Nota: Lon 5 0 litros estándar de aire ( P= : l atm, T=298.15 K)

se transforman al volumen de trabajo utilizando las condiciones

de operacíón del sistema (presibn de l a ciudad de [email protected] 0.8344

atm y temperatura. de la corriente de aire). Con el 'uso de 10 1.ey

!

!

de los gasgs ideales: I , . . I . . *

P1 V1 / T1 = P2 V2 / T2

9.- Inoculaciún del f i l t r o y pruebas de purificación.

Inocu3eción.

El soporto se inocula con los microorganianos obtenidos en

el cultive) sumergido utilizando una piseta con una boquillu

angosta a manera de atumimdor. Con esta misma piseta el soporte

sc imprcgnn de solución salina. que proporciona los nutricntcs

'neccsorios para el desarrollo microbíano, a excepción de la

fuente de' carbono que será proporcionada por l a corriente de

a i r e . Adem&,, en ca:sc> n&c:~+::í\i:i.~:i sci ;lg1:cgr7 a ~ u a d n ~ t i . l . i ~ d a hasta

23

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r c f c c c c r

c c f f c c c

L

L

L

r L

c

, . . . , , , ,

. \ obtener una h 1120 / g dc soporte)

aproximadamente, para que ilr: mantenga por arriba drl 50% de

humedad durante un pc?rS.odo de tiempo prolongado para que se lleve

a cabo un buen desarrollo microbiano.

Se empacan 1a.s columnas con los soportes inoculados y Be

cierran heméticamentc. Se concctan a la corriente de aire por la

parte inferior y se deja en sistema continuo hasta el final de j

las pruebas. I

NediciLSn del. C02 de la corriente de salido.

Despuhs de transcurridos tres días medir el C02 empleando el.

tren de tubos con laOH, burbujeando como en las pruebas

preliminares 50 litros std de aire. La cantidad de C02 produci.do

por le respiracih microbinna se va a determinar de la siguic5ntr-

forma:

i

.~ -

.- . . ... C02'medido - CQ2 blanco = COZ de la respircicibn.

Pueqto gue :

COZ medido (total) = M 2 blanco [del atre) t C02 respiraci.fin.

Bntas mediciones &e realizan cada dos o tres días con 1.0 qx1.c

ae va u determinar 1.a utilidad de este sistema a l conocer la

produccilin dc! C02 y en caso dc yi2.e la haya, obtener una c.in6tl.r.i;

de la reepi.raci.ón.

10 . - Llc?var a cabo un análisis de los reoultados y discutir

las posibles cciusas qyc los origlncin.

24

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I c

r i

resultados obtenidos y dar 1.m recomendaciones necevari.ss para c futuros invcntigncíoneu.

c

c c c c

. ' C

c i: r

..

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. . . , .

r r c c c c f c f [:

c c C ' I: [:

c c c c

i

i , , , ,. , .

1 . .- DespuEs de uno. invest i gnción bibli.ogrAf ica se obtuvieron

referencias que se utilizaron colno bases para este trabajo, entre

lac, mde. lmportantes estan lar, publicaciones de Ottengraf y

Alexander.

2.- Selección de la furcnte de carbono (solventes).

S e . seleccionó al thiner como el solvente, orgdnico a

utilizame para todo el proyecto por las siguientes razones:

- Ha nido el solvente empleado en investigaciones anteriores. - 3e encuentra comúnmente contaminando .e1 aire proven,iente de la

industria química y petrol e m pri.ncipalmentc.

RstS formado por vnri.i:m nompuestnc, rirgfini.co:s que son e1

tol.uerlv, etilaeetato. butilncctoto y butanol; todos c 1 l . o ~ dc bajo

peso molecular: y cadena lineal ( a excepciln del 'tolueno ) lo .que ..

puede permitir una fácil biodegradacibri por parte de 1.13s

iaicroorgani~mus así como la aparición de una microflora mixta we

pueda aprovechar toda esta gama de compuestos.

-- Su estado físico en condiciones ambientales es líquido y. se

volatilizo con facflidad; es drxi.r, para nuestras condiciones

experimentales es bastante practico.

3:. Obtencitn de las.fuentes de inbculo.

Se rci:rc>lc!ctaron mnestra-, de suelos provenientes de las

rcfincr1a.s dc Azcapotzii1:co. D .F. y Poza Rica Veroci:uz; de

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,? .,.,. j .,.. : . . . j : ' : ,

gasolinerfao y tallems de pintura tisf ,cmo lodos activados de la

plante de tret~ahiento hghas reui.&ualer: del cerro de la ., L , , , >,i;;~$ . ' , . .H

Estrella.

4.- Seleccibn de los soportes para el filtro.

a) Abono de SIRDO. (Sistema Integral de Reciclamiento de

Desechos Orgánicos). Puesto que en las referencias se reporta el

uso dc turba y/o productos de composteo constituídos por residuos

orgánicos que han sufrido procesos de degradación. Dndn In

indisponibiiidad de la turba se escogt.6 el abono dc GIRüO por sc'r

tambi.én 'un producto de l a degradación de desecho:; orgfini.ccir,

medi.antti. un pro<lC%X-J dc composteo y q,uc. podemoo ck.rxi.dvrar COINO

parecido a la turba y se encuentra dísponi.ble en ~1.giinos 1iiyarc.s

de MExico D.F.

b) Venniculita. Flrmula química < mg2.36 'Fo0.48 A10.16 (ni i)2

A11,28 Ci2.72 O10 Mg0.32 (H20)4 > . Es un silicato qui? f(~)in17~.

escamas incoloras, enaarillontas, pardas o verdes con bri.I.lo

pelardo, es un matorial m y ligero y tiene la capacidad de

absorber agua: u otro tipo de líquidos. Gencralemente se utiliza

para retener la humedad en jardincrfo y como aislatitci dti

tcmppratura.

. . . . .: .. ....

I

11

5 . - Prueba-. preliminares de los soportes.

a) Contenido de humedad.

Peso de caja Petri vacla

Peso de c;?ja Pt-tri txin ~ o p o r t ; ~ libmedo

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i T T Pt-::;i, dr.

Flrmul ci

8 de humedad

VI: rmi. IX

I ::: 35.5 g

I1 * 55.5 g

I11 c: 5 4 . 6 g

z Iliim- 1. . 5

TIY

Y - a 100

GIRD0

I ..- 35.6 g

I1 :. 5 5 . 6 g

T Y I .: 50.0 g

7, Hum i= 2 8 . 0

k de r c - t e n c i . h n d~ humedad :- i7

Vcimf cu.1. i tíi

A =: 472.5 g

n = 4.93.13 g

c r: 10.0 g

Il 21.3 g.

r( -: 3 . 7 g

G / c i 1.00

s T nnn A = 4 7 2 . 7 g

r: 489.0 g

r -. 1.0.0 g

n = 16.3 g

x - 1.7 g

28

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P :~ 3.5 y _. P :- 3 . 5 g

G = 1.8 g G : : 1 . . 8 g

RA = 133 B RH = 145 2.

C ) Porosidad.

A = probetn 4. soporte

B :.:: probc!ta .I. agua co1.n

C .I n : probcta .I soprtr. I agua

E :E peso deJ. soporte

P = volumen

G = probeta c o l a

Densidad aparente 'D.A. = E / P

VERMICULITA

D. Aparcntc

A ': 7?.3 g

I; :;: 68.1 g

E = 5 . 7 g

Y? , r I O r n l .

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c- "

i

r-

i-

v - P

x :: L

L

A 5 0 g

c 152.8 g

r I n : 1 5 4 . 0 g

7J.R. - 1 . 0 3 6

dc poroc. - 49.42

d) Il~?t&nniriación de

peso . c a j a P c t r i ::ola

c a j a P e t r i .I s o p o r t o

c a j a P c t r i I roportc

, ' . ... . 'I I . . L.". . , .

P x '' Y U de materia orgóiiica :. . * 100

L

r-

L Vc mi.cu l i. t a

V :- 35.6 g

X - 40.ú g -

Y 4 0 . 3 g

N.O.= 6 %

e ) Rcocciún

pIi verniicii.l.ita ::

pfl SIRDO :.: 7 . 7

r, 7 8 (J

. : n 157.0 g

r I n 1 4 8 . 1 g

n.n. 0.929

:, dr? poros = 84 .7

m a t e r i a i:irg:inica.

:ic1co

carbonizado

x '' v

SI:RDO

v :.: 35.5 g

X : 40.5 g .

Y ::: 39.25 g

M.O. =- 25.05,

del soporte.

7 . 6

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Tilbla 111.

4 9 . 4 8 4 . 7

2 5 . 0 6 .0

7.7 7.G

vii.rmiculita, t i en en pr<rrp.i.cdodi:s adecuadas paro sil emplco 11ri <:.1

presente prciyectc) ya qui? : - _ _

... La capacidcid de retenci.ón di- humedad es nl.t:a, 1.o que

suponemos vu a f a v o r e c e r la rc!tctnci.fin d c l solvente y di21 agua

prcsentcs e n e l a i m , e v i t ando que sc s e w con fcici.1i.dnd al.

someterse a un uso prolongado.

-. La matt?ri.a <srgfinico es ma)mr cn e1 ni,rdci gue en la

vc.nniculi.tci y di: acuerdo con l a l i t e r a t u r a estos compuestos

orgánicos son substancias l i g n o c e l u l b s i c a e no .b iodegradablcs por

l o que no i .nterEicren con e l filtrlii b iu lúg i c o . Estos compuestciu

ti.cricin ademds la v en t a j a de que l e dan estabi. l i ,dnd al. noportr?

clLandc> 965

31

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-. Lo porosi.d.ad se p i i ~ d e cr>n::i.derar como humo en anihos

s o p o r t e s porquti. en la mayor pi.irtr* d.e las :mriloz dondr t::>:ir.ti.

a c t i.vid.od mi.crcihfana 1.a mi.tad dci. vciI.umen est6 ocupada por

partí.cii1.iis :,&Sidas y la otro ini.tnd por poros l l e n o s de iiguo y

a i r e , amhcm esenciales paro l.a v ida acrc>bi.a. El. s i r d o e s t 3 muy

prbximci il e s t a proporci.ón por 1 c) que rx consi .drra un buen ~..op:~rt:~.:.

para el. d.esnrro1.l.o de 1.a acti.vi.dnd microhi.ana mientras quc! 1u

verniiculi til t i . e n c una porcJsi.d,nd mucho maycir que cons i dt: mino?,

puede contr i .hui . r a u.n m c j c i r d . e ~ , c ~ r i ~ c ~ l . l , ~ ~ mi.crcibi.ano. La iiiayoc1.n de

lor, soporte:: con tamaño d.1: porn grmidt? pernii ten +?l. paso dt. ngi1.a

rapidamente p o r lo que no s e rc.ti.ene Sa a u f i . c i e n t e , pero l.n v e r .

mfcÜ1it~a"tiene l a caracterrst im tic ahzorhcr la con f a d 1.i.dnd.

G . - Obtencibn de lo-, microorgani.r,mos degradadores de

s o l v e n t e s .

nil. t i.vo sumergido.

De 1 os rncdi.cm e n CUI t i v o %umergi.dci se i:ibtuvi.r.ron

f undnme n t o h e n t c gram

negat i.vci8 y ngiupnci.cines csfF :r i .cas ci grumos comúnmente 1.l.clmndc)s

pe 1 IC t s .

est i'uc t lira ?, hac i 1. a res p l eom6 r f f cas

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r

r"

c -

r- i.

r L.

r i

r r L

r L

r h

r L

c-

1 . - Montaje .del. oqui.po y descripciún d e l proceso . Descr i to e n l a metodología.

8 . -- Pruebas prcl iminares . de l o s soportes .

33 . . 4

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c

L Despufis de una scmunci de d e j a r pasar la c o r r i c m t c de tiirc. a

t r a v e s dc2 1u colunina : c

b

soporte p~:.;o in ic i . i i1 p c . : : ~ f j r i n l pr. rdi. da humc!dnd r L Vc rnii cul i tü 1 7 7 . 1 CJ 15c.o cj 25;4 y

P s i r d o 1.057.0 9 3 0 2 . 0 <3 75.0 g - L

L

P - r L

P

r i

F

L

r i

I-

r i

L

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~ . z ... , . . . ,~

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) ric.~:c.:;;irl.u pire burbujear los G4 1

-> c. mide cl f l u j o de irirc que s~i lc p->vr cada columna por medio dc.

uiia probvtü irivi-rtida ( VI.^^ f i gura 1 )

0.-

... . r"

i.

Ejemplo : r-

-. Volumcri probeta :: 250 ml

r Tiempo en llenarssl-. 1u probeta con aire = 10 s. i

FlUj iJ ~ r i I. / h :- 3 G O O s / 1 h t (0.25 1 1 10 SI::: 0.90 1 / h c

y como se deben burbujear G4 1 e l tiempo será: i

c

L

G O 1 * G O m i n tipq>,> .: . . .. . ... .. .. . .. .. ., . :. 40 mir i

7 0 1

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Fi.gura 3.

de aire

36

4

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d) Prueba del. corbonat1.i

Volumen e x p c rimen t a l gastado.

Vdl. 15;;011 blanco :: 5 0 . 1 ml

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~~l’Lcediinicnto .: 9 . 3 1 1 3 .3G x 100 = G3:G U

De esta forma, se comprueba qui- el. metodo :;$. logra mcd1.r cl.

C02 produ c 1 . d ~ ~ pc I::<> no tot almcii tt- .

3 . P r u c . L i r del. fi.l,trci.

Sc rea l i zaron cada t:c>rct:r d í a las mediciones p c ~ r d u ~ 1.i ixidci

u 48.1 ?5 2.9 1.G82 37.00

. 13. ? 3 / . - 1.7e 78.20 - f . - 5 48.7. 2G J . . 7 1.682 37,OO

7 4 8 . 4 21 2.6 1.508 33.10

a

.. . . . .

10 18.2 2 1. 2.8 1.. 634 35.7:

12 48.1 .. -21 2.9 1. t82 37. OC

14 48.0 22 3.0 I.. 740 3 8 . 1 8

17 47.9 22 3.1 1.798 39.56

13 48.1 21 2.9 I.. 182 3?. O3

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32

31

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' 2.5

' 2.4

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tierrpo ( d5a.s).

VEXhiICULITii .

39

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Diu v HC1 T f C . 5 v Nuoir meq c02 mg C02 ml nire 1. i - a n r f x N IiC1. x 44/2

0 - 43.2 25 7.s 4.524 99.53

3 Cl.@ 23 3 . 0 .5.220 114. $4.

5 (11.. 9 26 9 , I. 7 . 2 7 3 1.1 G. 1.2

7 4.4.'. o. 2 1. 7.0 4.0GO c 9 . 7 1

10 46.0 2: 5.0 2. 930 6 7 . 8 0

12 46.6 23 .1. . 4. 2.552 5 C . 14

14 45.1 23 6 .0 3.450 77.92

17 4 3 . 6 22 7.4 4.292 04.42

19 45.2 24 5.8 3.354 71.00

.- . Ver la grfif ira cn la página siguicntc .

4 0

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coz producido

120

11 o

100

90

80

70

60

50

40

30

V NaOH V NaOH coz producido transformado

120

- 9

' 4

' 3

. 2

. . .

3 5 7 9 11 13 17 19 tiempo ( d í a s ) .

i

c 41 c

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C I . . . -- c 1 0 . DISCUCIOAES.

L_ Con l a f 1.nal.i.dod di: t . : i O t < : n c r el mayor número de cc!pas

r microbianas posibles, c z dc:cir, una mi.croflora mixta ( h<>n<JCJS,

bacterias y actinomicetoz:) cl iriÍ~i-Ulc i.ni.cia1. estuvo CcmStituldO

por fuentes muy di.versar. txmw sucl.os di? ref incrfuc, pozos

pc t ro 1 e ros, gasol i ne r í as, t a 1 1. c IXL: d o pi. n t u rn y lodos ac: t i vados

r L.

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42

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CH3(CH ) CH --------+ CH ( C H ) CH OH 7---+ 2 2 3 3 2 2 2

v beth (o)

CH 3 ( C H 2 2 ) CO 2 H -------- CH3( CH2 )2CH0 --------- +

CH3COCH CQ E --------- 2 C H CO H ----------e 2 2 3 2

2 C 0 2 + ENERGIA (asimilación)

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45

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4 6.

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