Biorremediación.

Un método para reducir la demanda química de oxígeno de fluidos de trabajo de metales de desecho,

que comprende poner en contacto el fluido de trabajo de metales con una biopelícula, en donde la biopelícula tiene al menos cuatro miembros seleccionados de al menos uno de cada uno de Agrobacterium spp., Comamonas spp., Methylobacterium spp., y Microbacterium spp, como se identifica por análisis de ésteres metílicos de ácidos grasos (FAME) dependiente del cultivo, dicha biopelícula es capaz de crecer en fluidos de trabajo de metales semisintéticos no tratados, que tienen una demanda química de oxígeno de entre 50.000 y 100.000 mg l-1.

Biorremediación

La presente divulgación se refiere al uso de consorcios de microorganismos en el tratamiento de residuos industriales, a preparaciones de tales consorcios y a biorreactores y sistemas de tratamiento que los contienen.

Los fluidos de trabajo de metales (MWF) son un componente esencial de las instalaciones de fabricación pesadas (que incluye el motor de automóvil, transmisión y plantas de estampado). En concreto, se utilizan como refrigerantes y lubricantes para corte de metales y molienda, y operaciones de perforación. Los residuos de MWF contribuyen a la gran mayoría de los compuestos orgánicos en las aguas de desecho producidas por dichas plantas de fabricación.

Los MWF se formulan típicamente para incluir productos químicos que inhiben la corrosión de los metales y la actividad microbiana (biocidas), al mismo tiempo que lubrican y enfrían el proceso de cortado del metal. Puede ser un ambiente extremo para los microbios, con una alta alcalinidad (pH en el intervalo de 9 a 11) y temperaturas extremas cuando el fluido está en uso.

En el Reino Unido, se producen anualmente 4 millones de litros de residuos de MWF, y las cifras mundiales se estiman en 22,4 x 19 litros al año [1]. Una vez que los MWF basados en aceite se han convertido en agotados operativamente, se tratan normalmente mediante medidas tales como la ultrafiltración. Esta tecnología establecida se utiliza en muchas industrias, incluyendo las de teñido, alimentos y cosméticos. La alta presión del flujo transversal del fluido a través de tubos de membrana (tamaños de poro de ,1-,1 pm) provoca que las moléculas más pequeñas penetren a través de las membranas y las moléculas más grandes de aceite sean retenidas [2] para su eliminación o posterior procesamiento o tratamiento.

Métodos de separación y concentración para el tratamiento in situ se han aplicado normalmente a los efluentes de MWF. Sin embargo, un mayor uso de formulaciones modernos sintéticas miscibles en agua ha aumentado la incidencia de las cargas de contaminación en el efluente final, ya que muchos de los componentes sintéticos son fácilmente permeables a través de las membranas de filtración. Estos compuestos (incluyendo agentes antimicrobianos y otros xenobióticos) pueden ser potencialmente tóxicos para la vida acuática y han causado grandes problemas en las plantas de tratamiento de aguas negras por la sobrecarga y la muerte de los microorganismos, lo que origina multas sustanciales para la empresa infractora [1], Con la implementación de varias directivas de la Unión Europea y directivas federales de los Estados Unidos que regulan la descarga de efluentes, por ejemplo, se está convirtiendo cada vez en más importante para la industria de fabricación el asumir mayores niveles de responsabilidad por los residuos que produce [3-6], y encontrar métodos alternativos para tratar sus efluentes de desecho.

Una solución para manejarse el efluente acuoso producido es añadir una etapa de tratamiento biológico después del

tratamiento inicial de separación. Sin embargo, el tamaño de poro de las membranas utilizadas en la ultrafiltración (<

,1 mieras) produce la eliminación de la biomasa microbiana autóctona y, así, es necesario volver a inocular los residuos con las comunidades microbianas apropiadas al pasar el efluente a un biorreactor. Típicamente, se han utilizado comunidades indefinidas de lodos activados. Actualmente, los biorreactores establecidos para la eliminación de los MWF se operan habitualmente utilizando un enfoque de "caja negra", inoculados con comunidades microbianas indefinidas de aguas negras, una fuente muy heterogénea y potencialmente peligrosa, que bien pueden albergar patógenos. Esto, combinado con la necesidad del pre-tratamiento por ultrafiltración, hace el proceso completo consumidor de tiempo, costoso y potencialmente peligroso para el medio ambiente.

La bioaumentación con cultivos microbianos definidos, o cepas seleccionadas especializadas, es controversial y no es una técnica ampliamente aceptada, siendo vista como una solución universal a los problemas de biorremediación en general, o como inútil y costosa [7], Hay muchos ejemplos de bioaumentación exitosa de una gran variedad de habitats y sistemas, incluyendo; suelo [8, 9]; aguas subterráneas [1]; y aguas de desecho industrial [11, 12]. Independientemente de la opinión, el paso necesario de pre-tratamiento de separación de los MWF de desecho, tal como la ultrafiltración, elimina cualquier biomasa microbiana autóctona junto con la fracción de aceite residual de las aguas de desecho y, así, es necesario volver a inocular el residuo cuando pasa al sistema del biorreactor.

Los MWF vienen en tres tipos; sintético, semi-sintético, y basado en aceite. Los dos primeros son más fáciles en cuanto a trabajar con ellos, pero los resultados de los MWF basados en aceite son sustancialmente superiores, por lo general debido a la longitud más larga de cadena presente en los aceites de origen natural. Esta misma propiedad es una gran desventaja cuando se va a eliminar el MWF de desecho, y no existe un tratamiento conocido para bioremediación de los MWF basados en aceite que no implique el pre-tratamiento fisicoquímico del MWF para eliminar el aceite, u otro lubricante, antes de que los microorganismos sean añadidos.

Biotechnology Progress, 19, 1156-1161, describe el uso de una suspensión bacteriana para degradar MWF sintéticos. La reducción máxima de la demanda química de oxígeno fue de sólo el 8% después de cuatro días. Además, el consorcio indicado en este documento no es capaz de digerir MWF basados en aceite o semi-sintéticos.

Biotechnology and Bioengineering, 89, 3, 357-366, describe un sistema bacteriano de suspensión que se utiliza para degradar un MWF ultrafiltrado, semi-sintético que tiene una baja demanda química de oxígeno.

Journal of Industrial Microbiology and Biotechnology, 29, 2-27, describe un método para aislar los microbios para su uso potencial en el tratamiento de los MWF. El método comprende el crecimiento de cultivos en placas que contienen componentes de MWF.

Polish Journal of Environmental Studies, 14, 1, 73-79, describe el uso de múltiples microorganismos para reducirla demanda química de oxígeno de un MWF diluido. Los microorganismos se describen como inmovilizados, pero tuvieron que ser reemplazados cada tres días. Una reducción de DQO a 2. a partir de un punto de partida bajo de 15. tomó dos semanas. Este proceso no es práctico desde un punto de vista Industrial, ya que a) el MWF tiene que ser diluido y neutralizado, b) el cultivo tiene que ser reemplazado continuamente, y c) el punto final toma demasiado tiempo en alcanzarse.

Se describe un consorcio de microorganismos que es capaz de digerir MWF no tratado de todas las fuentes (sintéticas, semisintéticas y basados en aceite.

Sorprendentemente, se ha descubierto ahora que los microorganismos seleccionados de entre los que se encuentran en asociación con los MWF semlslntéticos son capaces de ser utilizados en el tratamiento de los MWF de desecho sin ningún fraccionamiento previo o separación previa o cualquier otra forma de proceso de pretratamiento que se requiera.

Los aspectos y realizaciones de la presente Invención se establecen en las reivindicaciones. La presente divulgación proporciona un método para reducir la demanda química de oxígeno (DQO) de los fluidos de trabajo de metales (MWF) de desecho sin tratar, que comprende poner en contacto el MWF con un consorcio de microorganismos capaces de crecer en los MWF semisintétlcos no tratados, en donde el consorcio tiene al menos cuatro miembros que se seleccionan de al menos uno de cada uno de Agrobacterium spp., Comamonas spp., Methylobacterium spp., y Microbacterium spp.

La demanda química de oxígeno (DQO) es una medida de la cantidad de oxígeno que sería necesario para oxidar los componentes de los materiales tales como los efluentes de desecho, y generalmente se considera que es una medida del contenido orgánico de dichos materiales. DQO se mide en mg I. El nivel actualmente tolerado para la DQO de las aguas de desecho en el Reino Unido es de 2. mg I'1, aunque es probable que este nivel se reduzca.

Tal como se usa en este documento, el término 'de desecho', tal como se utiliza en relación con los MWF, indica un MWF después de ser usado. Los MWF se proporcionan generalmente como concentrados que deben ser diluidos a entre aproximadamente 6% a 12% p/v en agua antes de su uso. Los métodos de la invención son adecuadas para tratar los concentrados diluidos sin un tratamiento adicional, tal como ultrafiltración o pasos de dilución adicionales. De hecho, se prefiere que el MWF a ser tratado no haya sido ultrafiltrado.

Tal... [Seguir leyendo]

1. Un método para reducir la demanda química de oxígeno de fluidos de trabajo de metales de desecho, que comprende poner en contacto el fluido de trabajo de metales con una biopelícula, en donde la biopelícula tiene al menos cuatro miembros seleccionados de al menos uno de cada uno de Agrobacterium spp., Comamonas spp., Methylobacterium spp., y Microbacteríum spp, como se identifica por análisis de ásteres metílicos de ácidos grasos (FAME) dependiente del cultivo, dicha biopelícula es capaz de crecer en fluidos de trabajo de metales semi- sintéticos no tratados, que tienen una demanda química de oxígeno de entre 5. y 1. mg I'1.

2. Un método según la reivindicación 1, en donde el fluido de trabajo de metales de desecho está sin procesar antes del contacto con dicha biopelícula.

3. Un método según la reivindicación 1 o 2, en donde la biopelícula es capaz de reducir la demanda química de oxígeno de 5. mg I'1 o superior en dicho fluido de trabajo de metales de desecho a 2. mg I'1 o inferior en 7 días o menos.

4. Un método según la reivindicación 3, en donde la biopelícula es capaz de reducir una demanda química de oxígeno de 5. mg I'1 o superior en dicho fluido de trabajo de metales de desecho a 2. mg I'1 o inferior en 2 días o menos.

5. Un método según cualquier reivindicación precedente, en donde la biopelícula es autosuficiente en presencia de dicho fluido de trabajo de metales de desecho.

6. Un método según cualquier reivindicación precedente, en donde el número de bacterias en la biopelícula es de cinco.

7. Un método según cualquier reivindicación precedente, en donde la biopelícula tiene Agrobacterium radiobacter, Comamonas testosteroni, Methylobacterium mesophilicum, Microbacteríum esteraromaticum y Microbacteríum saperdae, o mezclas de los mismos, como se identifica por análisis FAME dependiente del cultivo, como miembros.

8. Un método según cualquier reivindicación precedente, en donde la biopelícula tiene Agrobacterium radiobacter NCIMB 41462 (5-BA-A), Comamonas testosteroni NCIMB 41463 (1-BTZ-), Methylobacterium mesophilicum NCIMB 41464 (2-BTZ-N), Microbacteríum esteraromaticum NCIMB 41465 (15-BTZ-N) y Microbacteríum saperdae NCIMB 41466 (1-TEA-C), como se identifica por análisis FAME dependiente del cultivo, como a sus miembros.

9. Un método según cualquier reivindicación precedente, operado a temperaturas de entre 1 y 3° C.

1. Un método según cualquier reivindicación precedente, en donde el fluido de trabajo de metales a ser tratado tiene una demanda química de oxígeno fluctuante.

11. Un biorreactor adecuado para reducir la demanda química de oxígeno de fluidos de trabajo de metales de desecho, el biorreactor comprende una biopelícula que tiene al menos cuatro miembros que se seleccionan de al menos uno de cada uno de Agrobacterium spp., Comamonas spp., Methylobacterium spp., y Microbacteríum spp., como se identifica por análisis de FAME dependiente del cultivo, dicha biopelícula es capaz de crecer en los fluidos semi-sintéticos de trabajo de metales no tratados.

12. Un biorreactor según la reivindicación 11, para el tratamiento de fluidos de trabajo de metales de desecho no procesados.

13. Un biorreactor según la reivindicación 11 o 12, en donde la biopelícula es autosuficiente en presencia de dicho fluido de trabajo de metales de desecho.

14. Un biorreactor según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, que comprende un depósito para almacenar el fluido de trabajo de metales en contacto con dicha biopelícula.

15. Un biorreactor según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 13, adaptado para un rendimiento continuo de fluido de trabajo de metales de desecho.

16. Un biorreactor según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 15, en donde el número de bacterias en la biopelícula es de cinco.

17. Un biorreactor según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 16, en donde la biopelícula tiene Agrobacterium radiobacter, Comamonas testosteroni, Methylobacterium mesophilicum, Microbacteríum

esteraromaticum y Microbacterium saperdae, o mezclas de los mismos, como se identifica por análisis de FAME dependiente del cultivo, como miembros.

18. Un biorreactor según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 17, en donde la biopelícula tiene Agrobacterium radiobacter NCIMB 41462 (5-BA-A), Comamonas testosteroni NCIMB 41463 (1-BTZ-O),

Methylobacterium mesophilicum NCIMB 41464 (2 - BTZ - N), Microbacterium esteraromaticum NCIMB 41465 (15- BTZ-N)) y Microbacterium saperdae NCIMB 41466 (1-TEA-C), como se identifica por análisis de FAME dependiente del cultivo, como miembros

19. El uso de un biorreactor según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18, en la reducción de la demanda química de oxígeno del fluido de trabajo de metales de desecho.

2. Un método para reducir la demanda química de oxígeno de los residuos de fluidos de trabajo de metales sin

tratar, que comprende poner en contacto el fluido de trabajo de metales con un biorreactor según cualquiera de las reivindicaciones 11 a 18.

21. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 o 2, en donde dicho fluido de trabajo de metales de desecho es un fluido de trabajo de metales sintético.

22. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 o 2, en donde dicho fluido de trabajo de

metales de desecho es un fluido de trabajo de metales seml-slntétlco.

23. Un método según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 1 o 2, en donde dicho fluido de trabajo de

metales de desecho es un fluido de trabajo de metales a base de aceite.