influencia del oxÍgeno disuelto en la obtenciÓn de … · 2011-05-11 · objeto del trabajo...
TRANSCRIPT
INFLUENCIA del OXÍGENO DISUELTO en la INFLUENCIA del OXÍGENO DISUELTO en la OBTENCIÓN de OBTENCIÓN de Rhodococcus erythropolis Rhodococcus erythropolis IGTS8 IGTS8
como BIOCATALIZADOR para la DESULFURACIÓN como BIOCATALIZADOR para la DESULFURACIÓN de DBTde DBT
Del Olmo, C.H.; Alcón, A.; Gómez, E.; Santos, V.E. y García-Ochoa, F.
Departamento de Ingeniería Química
Facultad de Ciencias Químicas
Universidad Complutense de Madrid
Azufre en Combustibles Fósiles
Biodesulfuración(BDS)
Compuesto modelo(DBT) < 10 p.p.m.
HDS ≥ 300 p.p.m.
AZUFRE ORGÁNICO
MERCAPTANOSDISULFUROS SULFUROSTIOFENOS
PROBLEMASAzufre en Combustibles
<10 p.p.m. (2010)
Medioambientales
Técnicos
INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT BIOTEC’04
Biodesulfuración (BDS)
Destructiva
Semidestructiva
No Destructiva (Ruta 4S)
Ruta Formas de Operación
Células en Crecimiento
Extractos Celulares
Resting Cells
Microorganismos
Naturales
Modificados
Extremófilos
En suspensión
Inmovilizados
Ruta 4S
DBT
S
DszBDszADBTO
SO
FMNH2
O2 H2O
FMNSO3
2-
OH
HBP
+
H2O
DszC DszC DBTO2
SO O
FMNH2
O2 H2O
FMN
NADHNAD+
DszDNADHNAD+
DszDNADHNAD+
DszD
HPBS
OH
SOO
FMNH2
O2 H2O
FMN
Rhodococcus erythropolis IGTS8
INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT BIOTEC’04
Biodesulfuración (BDS)
Trabajos previos
Optimización obtención del biocatalizador:Inóculos, Composición de Medios,
Temperatura, pH
Objeto del Trabajo
Optimización obtención del biocatalizador:Oxígeno Disuelto
INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT BIOTEC’04
PROCEDIMIENTO EXPERIMENTAL
Test DESULFURACIÓNHEPES+DBT (Resting cells)Incubadora, 250 rpm, 30ºC
3 horas. Co = 0.7 gX/L
MuestrastC diferentes
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
Biomasa (O.D. 600nm)Glucosa (HPLC-Light Scattering)
DMSO (HPLC-UV)pH, Oxígeno disuelto (electrodos)
MANTENIMIENTO MEDIO LB30ºC, 24 h
PRE-INÓCULO MEDIO LBIncubadora, 250 rpm, 30ºC
24 HORAS
INOCULO MEDIO LBIncubadora, 250 rpm, 30ºC
Co = 0.05- 0.1 g/L
12 HORAS
MEDIO BSMF.C. Glucosa (Tris); F.S. DMSO
Bio-reactor 2 L, 30ºC
DBT, HBP (HPLC, 240 nm)
EXPERIMENTOS REALIZADOS150, 250, 400, 550 y 700 rpm (CTE)
100CC(%)X 0
DBT
3HBP
BDS ⋅=
Método Dinámico: kLaV
)h(NV92,79ak 114,0VL S
−⋅⋅=
400 rpm500 rpm700 rpm
250 rpm150 rpm
RESULTADOS
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
10 20 30 40 50 60
t (h)0 10 20 30 40 50
t (h)
0
20
40
60
80
XB
DS(%
)
600102030405060708090
k La V
(h-1)
10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60100
0
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
CX
(gX/
L)
00
20
40
60
80
100
CO
2(%
)
RESULTADOS
10 20 30 40 50 6000.00.51.01.52.02.53.03.54.04.55.05.5
D BD
S(%
BD
S.gX
/L.h
)
t (h)
400
700
250
550
150
Grado de BDS
C
XBDSBDS t
CXD⋅
=
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
MODELO CINÉTICO
0XXmX
XX
X CC,0tCC1C
dtdC
==∴⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⋅⋅µ=CRECIMIENTO
BDSBDS
BDS
XX
XX
XBDSCC,h5,12t0C,h5,12t
Cdt
dCdt
dX=>=≤
∴⋅β−⋅α=DESULFURACIÓN
OXÍGENO DISUELTO OUROTRdt
dC2O −=
XOX
BDS,OXO
BDSBDS,OXO
XXO
O*O
14,0O
*OVL
Cmdt
dC)YY(
dtdXYCm
dtdCYOUR
)CC(NV92,79)CC(akOTR
222
222
22S2
2
⋅+⋅⋅α+=
=⋅+⋅+⋅=
−⋅⋅⋅=−⋅=
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
MODELO CINÉTICO
CRECIMIENTO0XX
mX
XX
X CC,0tCC1C
dtdC
==∴⎟⎟⎠
⎞⎜⎜⎝
⎛−⋅⋅µ=
0 10 20 30 40 50 600,00,20,40,60,81,01,21,41,61,82,0
0 10 20 30 40 50 60 70 80 900,000,050,100,150,200,250,300,350,400,450,50
µ (h
-1) (
)
kLaV (h-1)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
CX m
(gX/
L) (
)
150 rpm 250 rpm 400 rpm 550 rpm 700 rpmC X (gX
/L)
t (h)
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
MODELO CINÉTICO
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 500
10
20
30
40
50
60
70
80
90
DESULFURACIÓNBDSBDS
BDS
XX
XX
XBDSCC,h5,12t0C,h5,12t
Cdt
dCdt
dX=>=≤
∴⋅β−⋅α=
150 rpm 250 rpm 400 rpm 550 rpm
X BD
S (%
)
t (h)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
020406080
100120140160180200
α (%
BD
S.L/
gX) (
)
kLav (h-1)
0,0
0,5
1,0
1,5
2,0
2,5
3,0
β (%
BD
S.L/
gX.h
) ()
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
MODELO CINÉTICO
600
150C
XBDSBDS t
CXD ⋅=
Grado de BDS
10 20 30 40 50-0,50,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,05,5
D BD
S(%
BD
S.gX
/L.h
)
t (h)
250400550
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
MODELO CINÉTICO
)CC()h(NV92,79OTR2
2S O*O
114,0 −⋅⋅⋅= −
0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 50 550,0
5,0x10-5
1,0x10-4
1,5x10-4
2,0x10-4
2,5x10-4
150 rpm 250 rpm 400 rpm 550 rpm
C O2 (m
ol/L
)
t (h)
OUROTRdt
dC2O −=
OXÍGENO DISUELTO
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
XOX
BDS,OXO
BDSBDS,OXO
XXO
Cmdt
dC)YY(
dtdXYCm
dtdCYOUR
222
222
⋅+⋅⋅α+
=⋅+⋅+⋅=
0 100 200 300 400 500 600 7000,0
1,0x10-4
2,0x10-4
3,0x10-4
4,0x10-4
5,0x10-4
6,0x10-4
Y O2,B
DS(
mol
O 2/L
.%BD
S) (
)
N (rpm)
0 10 20 30 40 50 60 70 80 90
0
1
2
3
4
5
6
7
8
kLaV (h-1)
mO 2.1
07(m
olO 2/
gX.h
) ()
0,00,51,01,52,02,53,03,54,04,55,0
Y OX.1
02(m
olO 2/
gX) (
)
Ruta 4S
DBT
S
DszBDszADBTO
SO
FMNH2
O2 H2O
FMNSO3
2-
OH
HBP
+
H2O
DszC DszC DBTO2
SO O
FMNH2
O2 H2O
FMN
NADHNAD+
DszDNADHNAD+
DszDNADHNAD+
DszD
HPBS
OHS
OO
FMNH2
O2 H2O
FMN
BIOTEC’04INFLUENCIA OXÍGENO DISUELTO en R. erythropolis IGTS8 para la DESULFURACIÓN de DBT
TRABAJO FUTURO