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Facultad de Ciencia y Tecnología
Así mismo, la reacción propuesta para la minerali- zación completa del ácido 2,4-D en condiciones aerobias es la siguiente (Yadav y Reddy, 1993):
La mayoría de los trabajos realizados sobre la degradación del 2,4-D se han llevado a cabo con cultivos aerobios, y se ha identificado que varios parámetros del medio ambiente de crecimiento afectan las tasas de degradación; algunos de ellos son el pH, la temperatura, la aereación, la concentra- ción del sustrato y los nutrientes suplementarios.
En general, existe una mejor degradación del 2,4-D y compuestos relacionados en los rangos de pH que se encuentran muy cerca de la neutralidad. Las tem- peraturas en las que se presentan las más altas tasas de degradación se ubican en el rango mesófilo (Sinton, Erickson y Lee, 1986; Papanastasiou y Maier, 1982; Yadav y Reddy, 1993 y Ohron, Talinli y Tünay, 1989). También se sabe que cuando los cultivos aclimatados a 2,4-D se ponen en presencia de sustratos alternos más fácilmente asimilables –como la glucosa–, pueden presentarse modificaciones en las tasas de degra- dación previamente observadas. Así mismo, se repor- ta que en los cultivos mixtos aclimatados, las veloci- dades de degradación del 2,4-D y otros compuestos recalcitrantes pueden incrementarse si los cultivos están conformados por organismos que han sido ex- puestos repetidas veces a estos compuestos. Cuando los microorganismos son expuestos por primera vez al 2,4-D, la fase de adaptación es grande, mientras que cuando ha recibido repetidas exposiciones esta disminuye (Papanastasiou y Maier, 1982).
En relación con el comportamiento cinético de la bio- degradación del 2,4-D por cultivos mixtos en suspen- sión, aerobios o anaerobios, se ha identificado que éste puede ser descrito por modelos simples de inhibi- ción por sustrato del tipo Andrews (Papanastasiou y Maier, 1982, Bolle et al., 1986), lo cual justifica su cla- sificación como compuesto orgánico potencialmente tóxico para la microflora existente en una planta de tratamiento de aguas residuales municipales.
Sin embargo, no basta con tener el cultivo mixto acli- matado, ya que para sustentar el crecimiento micro- biano y llevar a cabo la biodegradación del 2,4-D, también deben tomarse en cuenta las condiciones necesarias en el efluente. En el caso de los efluentes industriales que se generan en la manufactura de este herbicida, los valores extremos de salinidad y de pH representan severos impedimentos para aplicar un método de tratamiento biológico de contacto directo. Una alternativa es utilizar un sistema de contacto que emplea una barrera física (membrana hidrofóbica), la cual mantiene separado al sistema biológico del efluente industrial y permite la permeación selectiva del aromático halogenado. La configuración de este sistema –denominado biorreactor de membrana extractiva– ofrece la posibilidad de controlar las con- diciones de crecimiento de los microorganismos inde- pendientemente de las condiciones predominantes en el efluente a tratar –que en algunas ocasiones pueden ser desfavorables–, para modificar las tasas de de- gradación de los cultivos previamente observadas (Livingston, 1991; Han, Castelo y Livingston, 2001).
El sistema biorreactor de membrana extractiva funcio- na de la siguiente manera: primero se separan los contaminantes orgánicos de las aguas residuales mediante una membrana de permeación selectiva y, posteriormente, son biodegradados en otro comparti- mento del biorreactor donde prevalecen condiciones fisicoquímicas adecuadas para la proliferación de los cultivos microbianos (Livingston, 1991; Livingston, 1993; Ferreira y Livingston, 2000). De esta manera, los microorganismos son inmovilizados en la superficie de la membrana y con esto se mantiene la fuerza im- pulsora para la transferencia de masa basada en los fenómenos de difusión-biodegradación que se pre- sentan en el sistema.
De igual manera, se señala que el tiempo de resi- dencia celular puede ser manipulado de manera independiente del tiempo de retención hidráulico. Estas particularidades del sistema de contacto traen como consecuencia un incremento en los porcen- tajes de mineralización. Así, en estos trabajos, se reporta que aproximadamente 80% del carbono que ingresa a la zona biológica es transformado a bióxido de carbono, lo cual representa una gran ventaja en términos de disminución de la tasa de generación de biomasa, que, a su vez, tiene una importante repercusión económica por costos de disposición final.
INVESTIGACIÓN UNIVERSITARIA MULTIDISCIPLINARIA - AÑO 3, No3, DICIEMBRE 2004 37