Análisis fenomenológico de la biofiltración de compuestos orgánicos volátiles hidrofóbicos: papel de los hongos filamentosos - Vergara Fernández, Alberto (Universidad Autónoma Metropolitana, 2007)
En el siguiente trabajo fue realizado un estudio para determinar la contribución de los hongos filamentosos en el aumento de la capacidad de eliminación (CE) de compuestos orgánicos volátiles (COVs) hidrofóbicos en sistemas de biofiltración, para ello fue utilizado n-hexano como compuesto modelo y el hongo Fusarium solani como agente biológico. Para esto fue evaluado el crecimiento, los cambios en la hidrofóbicidad superficial y el coeficiente de partición de n-hexano (K). También fueron estudiados los efectos de la fuente de carbono y tipo de medio de cultivo, utilizados para crecimiento, sobre la morfología de Fusarium solani, determinando alguno de sus parámetros morfológicos. Finalmente, fue desarrollado un modelo matemático y posteriormente verificado experimentalmente, el cual describe el aporte de los hongos filamentosos a la transferencia de materia, aumento del área de transporte y CE. Los estudios de crecimiento y los cambios generados en la hidrofóbicidad superficial y en el coeficiente de partición de n-hexano en Fusarium solani fueron realizados bajo diferentes condiciones de cultivo y fuentes de carbono. Estos resultados muestran que el hongo llega a adaptarse a condiciones hidrofóbicas y que estos cambios podrían explicar la mayor CE de sustancias hidrofóbicas por hongos en biofiltros. Por ejemplo, fue encontrado un incremento del coeficiente de partición de n-hexano en biomasa de hasta 200 veces en comparación con agua (K= 42). La determinación de los parámetros morfológicos fue realizada por análisis de imágenes en microcultivos y cultivos en placas con agar. Los resultados mostraron que una fuente de carbono más hidrofóbica y más volátil modifica la morfología de Fusarium solani, lo cual puede estar asociado con una optimización asimilativa de ciertas fuentes de carbono. Los estudios en columnas de biofiltración entregaron los valores experimentales necesarios para la validación del modelo fenomenológico propuesto. Por otro lado, también fue estudiado el las columna de biofiltración el efecto de la utilización de diferentes fuentes de carbono en el tiempo de puesta en marcha de biofiltros. Los resultados obtenidos, para el biofiltro control (sin utilizar una fuente de carbono alternativa para crecimiento) muestran CE máxima de 225 g m-3 reactor h-1, con una carga crítica de 95 g m3 reactor h-1. Los resultados indican que es factible acelerar la puesta en marcha de los biofiltros fúngicos utilizando fuentes de carbono más biodegradables y de mayor bio-disponibilidad, existiendo efectos sobre la partición y adaptación a la biodegradación de n-hexano. El modelo matemático propuesto en este estudio, para el crecimiento de hongos filamentosos en biofiltros de lecho fijo, describe el incremento en el área de transporte por el crecimiento de los micelios y su relación con la CE de n-hexano en estado cuasi-estacionario. Para el sistema descrito matemáticamente, fueron considerados cuatro procesos: (1) transferencia de materia del COVs en el seno del gas, (2) transferencia de materia del COVs en la película de gas alrededor del micelio, (3) transferencia de materia y reacción de la fuente de nitrógeno asimilable a través de la elongación del micelio y (4) cinética de crecimiento miceliar. La verificación experimental del modelo fue determinada con la CE de nhexano, variación de concentración a lo largo del biofiltro y caída de presión.