Agricultural wastewater treatment by Trametes versicolor immobilized on wood in a rotating drum bioreactor

Resum

El deteriorament de la qualitat de l’aigua pels contaminants orgànics persistents (POPs, per les seves sigles en anglès) és una preocupació mundial. Fins i tot a concentracions baixes, aquests compostos suposen un risc toxicològic significatiu per a l’ecosistema i la salut humana. Entre els POPs, els pesticides continuen sent indispensables per fer front a múltiples desafiaments a tot el món, però la majoria no interactuen amb la plaga objectiu i es disseminen a l’aigua i altres compartiments ambientals, podent desencadenar efectes perjudicials en nombrosos organismes. En resposta a aquesta preocupació, la comunitat científica investiga actualment diferents tecnologies per eliminar els pesticides dels recursos hídrics. Entre altres alternatives, el tractament fúngic per fongs de podriment blanc (WRF, per les seves sigles en anglès) s’ha convertit en una estratègia atractiva perquè aquests organismes presenten un sistema enzimàtic potent capaç de degradar una àmplia gamma de POPs, inclosos els pesticides, i es considera un enfocament respectuós amb el medi ambient i de baix cost. La present tesi té com a objectiu desenvolupar un bioreactor fúngic utilitzant Trametes versicolor immobilitzat sobre estelles de fusta per eliminar pesticides d’aigües residuals agrícoles en un tractament a llarg termini en condicions no estèrils. En primer lloc, es va instal·lar un bioreactor de tambor rotatori (RDB, per les seves sigles en anglès) per tractar AW dopada amb diurón utilitzant T. versicolor immobilitzat en estelles de fusta de pi. Encara que es van obtenir bons resultats quant a l’eliminació de pesticides, T. versicolor es va desprendre progressivament de la superfície de la fusta. Posteriorment, es va realitzar un altre estudi de bioremediació utilitzant T. versicolor immobilitzat sobre estelles de fusta d’alzina per eliminar dos pesticides model (diurón i bentazona) en un reactor tipus columna. La sorció va exercir un paper predominant en l’eliminació de tots dos pesticides, fet que va motivar un estudi de sorció exhaustiu. La fusta contaminada amb pesticides va ser tractada posteriorment per T. versicolor en un sistema sòlid similar a una biopila. En segon lloc, AW dopada amb diurón i bentazona va ser tractada per T. versicolor immobilitzada sobre estelles de fusta d’alzina al RDB durant 225 dies, optimitzant alguns paràmetres operatius per aconseguir la consolidació de la biomassa fúngica al reactor i uns rendiments d’eliminació prometedors. A més, es va realitzar un estudi transversal per donar llum sobre algunes preguntes clau sobre la bioremediació de fongs, incloent l’efecte de limitar el nivell d’oxigen dissolt sobre la degradació de contaminants, la cinètica de creixement a la fusta i l’eliminació de matèria orgànica per part de T. versicolor. Sobre la base de les experiències i els coneixements adquirits, es va aplicar el RDB per tractar l’aigua residual de rentat agrícola (RW, per les seves sigles en anglès), comparant el seu rendiment amb l’obtingut per un bioreactor fúngic ben establert (bioreactor de llit fluïditzat) i una tecnologia fisicoquímica consolidada (ozonització). En aquest sentit, el RDB va demostrar ser la millor opció entre els dos reactors fúngics, mentre que l’estudi comparatiu entre el tractament fúngic i el d’ozonització va mostrar que cada tecnologia tenia els seus avantatges i aconseguia millors resultats segons el paràmetre estudiat. A més, es va realitzar un tren de tractament consistent en una primera etapa de bioremediació fúngica seguida d’ozonització, en què es van combinar sinèrgicament els avantatges de cada procés per oferir més flexibilitat en la relació entre la qualitat de l’efluent i els costos d’operació. Per tant, aquest estudi amplia els coneixements sobre el tractament fúngic de pesticides proposant una solució viable i prometedora a un problema real de contaminació agrícola.