Proceso “acoplado” físico-químico y biotecnológico para el tratamiento de aguas residuales contaminadas con cianuro

Resumen

Esta investigación contribuye al estudio y desarrollo de nuevas técnicas de degradación fotoquímicas (con luz solar y artificial) y biológicas para el tratamiento de sustancias no biodegradables altamente tóxicas presentes en aguas residuales industriales. Los procesos de pretratamiento eficientes como la  fotocatálisis, son necesarios para modificar la estructura del contaminante convirtiéndolo en sustancias menos toxicas y de fácil biodegradación permitiendo así que un tratamiento biológico complete la degradación de éste.

Se evalúa, a escala laboratorio, el comportamiento de la concentración de cianuro presente en una corriente residual del proceso de recubrimientos metálicos (400 mg/L de CN-), empleando las técnicas de fotocatálisis heterogénea con luz artificial y solar, dióxido de titanio y peróxido de hidrógeno en un foto-reactor Cilíndrico Parabólico Compuesto (CPC) y biorremediación con una cepa nativa aislada en medio natural, con el fin de obtener concentraciones de cianuro permisibles por la legislación nacional (1 mg/L).

Algunas bacterias como la Pseudomonas sp. pueden efectivamente degradar el cianuro en productos menos tóxicos. Durante el metabolismo, ellas emplean el cianuro como fuente de nitrógeno y la glucosa como fuente de carbono para convertirlo en amoniaco y dióxido de carbono La bacteria es aislada e identifi cada de un lodo proveniente de la industria de recubrimientos metálicos, ésta es adaptada en una solución de cianuro de 15 mg/L. Durante la biodegradación se cuantifica la eficiencia de remoción, el porcentaje de degradación y se elaboran las curvas de crecimiento de biomasa en el tiempo.

Se analizan, en el proceso biológico, los efectos de concentración inicial de cianuro y agitación sobre el porcentaje de reducción de la concentración de cianuro mediante un diseño de experimentos factorial. En este proceso de biodegradación se determina que la variable más significativa es la agitación y que la concentración inicial de cianuro no es tan relevante para éste. El estudio cinético de la degradación de cianuro se ajusta a cinética de primer orden, siguiendo un régimen Langmuiriano y la cinética de crecimiento de biomasa se ajusta al modelo de Monod.
Las condiciones óptimas de biodegradación de cianuro son pH 9.5, temperatura 28 ºC, tamaño del inóculo 1.21 x105 UFC/ml, agitación de 200 rpm y concentración inicial de cianuro 15 mg/L. Los resultados obtenidos indican que el tratamiento biológico empleando Pseudomonas sp puede ser más competitivo que otros tratamientos químicos.

Empleando el acoplamiento de ambas técnicas (fotocatalítica y biotecnológica) se obtiene un 99.86% de reducción en la concentración de cianuro; estos resultados indican que puede emplearse este acoplamiento para la eliminación de compuestos orgánicos tóxicos en aguas residuales.