Retos19_ANTARES

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

Les noves tecnologies de tractament d’aigües residuals anaeròbies, com ara el biorreactor de membrana anaeròbia (AnMBR), ofereixen diverses avantatges respecte als sistemes de llotges aeròbies, com ara l’estalvi d’energia, la producció de biogàs, la recuperació de recursos, una menor producció de llotges i la capacitat de degradar contaminants persistents a la degradació aeròbia. No obstant això, els processos anaeròbis pateixen temps d’inici llargs, taxes de remoció baixes i susceptibilitat a interrupcions causades per una sobrecàrrega orgànica, que són conseqüència d’una transferència lenta d’electrons entre bacteris fermentadors i metanògens. L’addició de materials conductors no biològics, com ara el carbó actiu granulat (GAC), són coneguts per accelerar la metanogènesi gràcies a l’adhesió de bacteris a la superfície del GAC, que s’utilitza per a l’intercanvi d’electrons.

En aquest projecte, investigarem la millora de la degradació anaeròbia de contaminants persistents en presència d’òxid de grafè reduït biològicament (bioRGO). L’addició de bioRGO millora la transferència directa d’electrons gràcies a la gelació i secreció d’espècies redox actives pels microorganismes. L’addició de bioRGO a la comunitat anaeròbia s’investigarà mitjançant proves de potencial metanogènic bioquímic (BMP, per les seves sigles en anglès) a escala de lot i en un biorreactor de membrana anaeròbia (AnMBR) a escala pilot. S’espera que el bioRGO estimuli la floculació dels llots anaerobis i, per tant, redueixi la obstrucció de la membrana.

Els principals objectius del projecte ANTARES són:

i) comprendre, dissenyar i aplicar AnMBR millorat amb bioRGO per al tractament d’aigües residuals, amb un enfocament principal en l’eliminació de microcontaminants orgànics i gens de resistència als antibiòtics,

ii) demostrar un rendiment a llarg termini millorat d’AnMBR millorat amb bioRGO en termes de reducció de l’obstrucció de la membrana i producció de biogàs,

iii) desenvolupar i implementar mètodes d’espectrometria de masses d’alta resolució per a l’anàlisi d’antibiòtics i productes farmacèutics a concentracions trassa (pg-ng/L) en aigües residuals i fangs, i

iv) identificar productes de transformació de contaminants orgànics objectiu en diferents processos de tractament aerobi, anaerobi i anòxic, i ajudar a establir una relació amb les enzims i les poblacions microbianes clau implicades.

Buscarem demostrar el paper multifuncional del bioRGO, que actua com a mediador redox, millorador de la transferència d’electrons, adsorbent i gelificador microbiana. El coneixement generat sobre les vies de transformació d’antibiòtics i productes farmacèutics rellevants permetrà l’anàlisi rutinària dels seus principals productes de degradació en aigües residuals i aclarirà l’impacte de les condicions operatives específiques en diferents tecnologies de tractament d’aigües residuals aeròbies, anòxiques i anaeròbies.