Retos19_ANTARES

Analysis of antibiotic resistance and micropollutants biotransformation: bioRGO-enhanced anaerobic MBR and elucidation of degradation products

Las nuevas tecnologías de tratamiento de aguas residuales anaerobias, como el biorreactor de membrana anaerobia (AnMBR), ofrecen diversas ventajas respecto a los sistemas de lonjas aerobias, como el ahorro de energía, la producción de biogás, la recuperación de recursos , una menor producción de lonjas y la capacidad de degradar contaminantes persistentes a la degradación aerobia. Sin embargo, los procesos anaerobios sufren largos tiempos de inicio, tasas de remoción bajas y susceptibilidad a interrupciones causadas por una sobrecarga orgánica, que son consecuencia de una transferencia lenta de electrones entre bacterias fermentadoras y metanógenas. La adición de materiales conductores no biológicos, como el carbón activo granulado (GAC), son conocidos por acelerar la metanogénesis gracias a la adhesión de bacterias a la superficie del GAC, que se utiliza para el intercambio de electrones .

En este proyecto, investigaremos la mejora de la degradación anaerobia de contaminantes persistentes en presencia de óxido de grafeno reducido biológicamente (bioRGO). La adición de bioRGO mejora la transferencia directa de electrones gracias a la gelación y secreción de especies redox activas por los microorganismos. La adición de bioRGO a la comunidad anaerobia se investigará mediante pruebas de potencial metanogénico bioquímico (BMP, por sus siglas en inglés) a nivel de lote y en un biorreactor de membrana anaerobia (AnMBR) a escala piloto. Se espera que el bioRGO estimule la floculación de los lodos anaerobios y, por tanto, reduzca la obstrucción de la membrana.

Los principales objetivos del proyecto ANTARES son:

i) comprender, diseñar y aplicar AnMBR mejorado con bioRGO para el tratamiento de aguas residuales, con un enfoque principal en la eliminación de microcontaminantes orgánicos y genes de resistencia a los antibióticos,

ii) demostrar un rendimiento a largo plazo mejorado de AnMBR mejorado con bioRGO en términos de reducción de la obstrucción de la membrana y producción de biogás,

iii) desarrollar e implementar métodos de espectrometría de masas de alta resolución para el análisis de antibióticos y productos farmacéuticos en concentraciones trasa (pg-ng/L) en aguas residuales y fangos, y

iv) identificar productos de transformación de contaminantes orgánicos objetivo en diferentes procesos de tratamiento aerobio, anaerobio y anóxico, y ayudar a establecer una relación con las enzimas y poblaciones microbianas clave implicadas.

Buscaremos demostrar el papel multifuncional del bioRGO, que actúa como mediador redox, mejorador de la transferencia de electrones, adsorbente y gelificador microbiana. El conocimiento generado sobre las vías de transformación de antibióticos y productos farmacéuticos relevantes permitirá el análisis rutinario de sus principales productos de degradación en aguas residuales y aclarará el impacto de las condiciones operativas específicas en diferentes tecnologías de tratamiento de aguas residuales aerobias, anóxicas y anaerobias.