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Study of a torus bioreactor for the enzymatic elimination of phenol

by Pramparo, Laura Mariela

Abstract (Summary)
Resumen Los compuestos fenólicos son contaminantes prioritarios que se encuentran comúnmente en una gran cantidad de efluentes industriales. Diferentes procesos están disponibles actualmente para la eliminación de fenol desde dicho efluentes pero los mismos presentan algunas desventajas como pueden ser una baja eficiencia, un mayor consumo de energía, la producción de lodos conteniendo hierro o limitaciones en la capacidad de tratamiento. La necesidad de encontrar alternativas a estos problemas ha hecho del proceso enzimático una buena opción. En las últimas dos décadas, varios procesos han sido implementados utilizando diferentes enzimas extraídas de plantas y microorganismos como pueden ser las peroxidasas de diversas fuentes, incluyendo la horseradish peroxidasa. Diferentes configuraciones de enzimas, libre e inmovilizada y diferentes soportes para la inmovilización han sido también estudiados. Sustancial atención ha sido dedicada a la inmovilización de enzimas por enlace covalente sobre soportes porosos insolubles tales como vidrio, aluminio, sílice y chitosan. El objetivo de este trabajo es el estudio de la hidrodinámica dentro de un reactor tórico para su posterior aplicación en la eliminación enzimática de fenol y el acople entre las cinéticas y la modelización. En una primera etapa, la eliminación enzimática de fenol es estudiada experimentalmente en el reactor tórico. Con el objetivo de comparar el rendimiento de dicho reactor, varios ensayos se realizaron en un reactor agitado tradicional. Un alto grado de conversión de fenol ha sido obtenido para la eliminación enzimática de fenol en ambos reactores para las cantidades estudiadas de fenol. Ha sido observado que es necesario mantener una relación de 1:1 entre la concentración inicial de fenol y la de peróxido de hidrógeno para lograr la mayor conversión de fenol. Usando el reactor tórico ha sido obtenido un 97% de conversión de fenol cuando las concentraciones óptimas de substratos y enzimas fueron utilizados. Con el objetivo de mejorar económicamente el proceso y hacerlo factible para su uso a escala industrial, la enzima debería ser utilizada en un proceso en continuo sobre un largo período de tiempo para explotarla completamente. Por esta razón, ha sido necesario inmovilizar la enzima. Este trabajo muestra una nueva configuración que no ha sido aún probada: la horseradish peroxidase soportada en Eupergit. Asimismo, la caracterización usando CFD del campo de flujo de un reactor tórico similar al experimental de 100 ml ha sido realizada para un reactor trabajando de forma batch y continua. Un escalado en el volumen del reactor tórico ha sido realizado utilizando CFD para un reactor de 300 ml. Finalmente, la reacción enzimática de fenol con HRP has sido modelada acoplando el modelo cinético obtenido experimentalmente con las simulaciones del campo de flujo dentro del reactor. Estos resultados permitirán la optimización y el escalado del proceso usando CFD.
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Bibliographical Information:

Advisor:Bengoa,Christophe

School:Universitat Rovira i Virgili

School Location:Spain

Source Type:Master's Thesis

Keywords:departament d enginyeria química

ISBN:

Date of Publication:06/19/2008

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