Degradación de metacrilatos bajo condiciones anaerobias Público Deposited
Se estudió la degradación en lote de metacrilatos (metil, etil y butil metacrilato) y ácido metacrílico y la toxicidad de estos compuestos en condiciones anaerobias utilizando lodo proveniente de una planta de malteo, así como el efecto de los intermediarios generados por la hidrólisis de los ésteres sobre la velocidad de degradación del ácido metacrílico. Las pruebas se llevaron a cabo en botellas serológicas de 60 mL, utilizando medios minerales para los ensayos de degradación y para los experimentos de toxicidad. El lodo se activó por un periodo de 15 días en un reactor UASB de 2.5 L, alimentado con una mezcla de glucosa y acetato a concentración de 1 gDQO·L-1. En las pruebas de degradación se evaluó una mezcla de ésteres de metacrilato, ácido metacrílico (AM) y ácido metacrílico adicionado con H2 (AM+H2) o alcoholes (AM+Alc). Los sustratos, intermediarios y biogás se cuantificaron por cromatografía de gases. Las pruebas de toxicidad se evaluaron sobre la actividad metanogénica acetoclástica (AMA) y se determinó la concentración inhibitoria de tóxico, que disminuye en un 50% la AMA (CI50). En las pruebas de degradación de los metacrilatos se observó que el primer paso es la hidrólisis del enlace éster, generando ácido metacrílico y el alcohol correspondiente. Se encontró que la presencia de alcoholes (metanol, etanol y butanol) incrementó la velocidad específica de consumo de ácido metacrílico (0.063 gSus·gSSV-1·d-1) en comparación con la prueba para AM (0.015 gSus·gSSV-1·d-1) y AM+H2 (0.017 gSus·gSSV-1·d-1). Durante los ensayos de AM+H2 y AM+Alc se detectó acetato, el cual modificó la velocidad de consumo del ácido metacrílico, lo que difiere de lo reportado en la literatura. En las pruebas de AM y AM+Alc, se observó una falta de carbono aproximada del 60%, que fue utilizado para la síntesis de polihidroxibutirato, como se constató en observaciones al microscopio de luz tiñendo el biopolímero con Azul de Nilo. Los resultados de la CI50 para el butil, etil, metil metacrilato y ácido metacrílico, fueron 0.95, 3.75, 27.82 y 31.47 mmol·L-1 respectivamente, indicando que conforme el número de carbonos aumenta en el alcohol del éster, el compuesto es más tóxico.
The biodegradation and toxicity effect of methacrylates (methyl, ethyl, butyl methacrylate) and methacrylic acid under anaerobic conditions was studied in batch systems, using non acclimated granular sludge from the malting industry. The effect of the intermediaries generated by the ester bond hydrolysis in the degradation rate of the methacrylic acid was also studied. The tests were carried out in serologic bottles, using mineral media for the biodegradation and toxicity essays. The sludge was activated for of 15 days in a 2.5L UASB reactor, by feeding it with a mixture of glucose and acetate at 1 gCOD·L-1. During the degradation tests, mixtures of methacrylate esters, methacrylic acid (AM) and methacrylic acid amended with H2 (AM+H2) or alcohols (AM+Alc) were evaluated. The substrates, intermediaries and biogas were quantified by gas chromatography. The toxicity essays were evaluated on the decrease in 50% of the methanogenic aceticlastic activity (AMA) and the inhibitory concentration of the toxic was determined (IC50). The methacrylates degradation tests showed that the first step was the ester bond hydrolysis, that generated methacrylic acid and its corresponding alcohol. The addition of alcohols such as methanol, ethanol and butanol, increased the consumption specific rate of methacrylic acid (0.063 g·gVSS-1·d-1) compared with the AM (0.015 g·gVSS-1· d-1) and AM+H2 essays (0.017 g·gVSS-1·d-1). Acetate production was detected during AM+H2 y AM+Alc essays, but did not modified the consumption rate of methacrylic acid, which differs with other reports. In AM and AM+Alc tests, it was observed a lack of carbon approximately of 60%, that was used for the production of polihydroxybutyric acid, an energy stock biopolymer synthesized by fermentative bacteria, and was confirmed by fluorescence microscopic observations, when the biopolymer was dyed with Nile Blue. The IC50 results for the butyl, ethyl, methyl methacrylates and methacrylic acid were 0.95, 3.75, 27.82 y 31.47 mmol·L-1, respectively, indicating that as the number of carbons of the alcoholic chain in the ester structure increased, the toxicity increased as well.
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