UABDivulga - Barcelona recerca i innovació

La sulfidogènesi és el procés de generació de sulfur i/o sulfur d'hidrogen, un compost tòxic i corrosiu, amb olor d'ous podrits i letal a concentracions a l’aire per sobre de 500 ppm_v. La sulfidogènesi succeeix habitualment a la natura de forma biològica. Alguns organismes tenen la capacitat, en condicions d’absència d’oxigen (anòxiques i/o anaeròbies), de reduir els compostos amb contingut en sofre fins a la seva versió més reduïda, el sulfur o sulfur d’hidrogen (H₂S_(g), H₂S_(I), HS^- o S^2-, depenent de la fase i pH). Aquests organismes, que utilitzen tant fonts de carboni inorgàniques com orgàniques per a créixer, es diuen sulfato-reductors i s’està estudiant el seu rol a diversos processos biotecnològics dintre el Grup de Tractament Biològic d’Efluents Líquids i Gasosos (GENOCOV) de la UAB.

Concretament, dintre el marc del projecte SONOVA, s’han estudiat diferents estratègies de producció de sulfur en reactors anaerobis (a pH neutre i T de 35 ºC), utilitzant glicerol cru com a font orgànica de carboni i energia, que és un subproducte residual de la indústria del biodièsel i fins ara tractat com a residu o valorat com a biogàs. El projecte SONOVA consta de diverses etapes però potser la més complicada és l’etapa de producció de sulfur a partir de glicerol cru, ja que és un procés que no ha estat àmpliament estudiat i, per tant, requereix més investigació per a ser implementat a major escala. L’objectiu final del projecte és generar un producte de valor afegit, com és el sofre elemental, a partir d’efluents residuals rics en compostos oxidats de sofre (com ara sulfits i sulfats). S’ha d’indicar que el sofre elemental és un element escàs, que actualment s’extreu en gran part de fonts no renovables d’energia (petroli) i té múltiples aplicacions a la indústria (fabricació de pigments, polímers, bateries, etc.).

Com s’ha mencionat anteriorment, el procés de sulfidogènesi utilitzant glicerol cru és complex, no només per la naturalesa tòxica i corrosiva del sulfur que es forma, sinó perquè addicionalment existeix una competència biològica per la font orgànica per part dels organismes sulfato-reductors i metanogènics. Aquests últims utilitzen, en condicions anaeròbies, fonts de matèria orgànica per a produir biogàs, un gas ric energèticament compost bàsicament per CO₂ i metà. Per tant, ambdues poblacions (sulfato-reductores i metanogèniques) competeixen pels productes derivats de la degradació del glicerol cru. És per això, que l’estudi de les condicions operacionals dels reactors biològics és de summa importància.

En aquest cas, els investigadors de GENOCOV han dut a terme una sèrie d’experiments que han proporcionat informació sobre la sulfidogènesi i que permetran optimitzar el procés en un futur pròxim. L’estudi de l’augment de la concentració de glicerol cru alimentat al bioreactor o els xocs de pH és un dels resultats d’aquesta experimentació. Primerament s’ha observat que l’augment de concentració de glicerol cru permet incrementar les capacitats de reducció de sulfat, fet que triplica la productivitat de sulfur al bioreactor (110mg S L^-1 h^-1).

Addicionalment, s’ha observat que l’activitat dels organismes metanogènics s’atura a altes concentracions de sulfur, cosa que permet guanyar la competència a aquells organismes que ens interessen, els sulfato-reductors. Tanmateix, aquest fet desfavoreix l’estructura del llit biològic que es troba dins el bioreactor i, com a conseqüència, la seva eficiència. S’ha detectat també que un xoc accidental de pH de 8.5 a més de 11.0 durant 12h fa que es perdi gran part de l’activitat biològica i es generin problemes irreversibles en la funcionalitat del bioreactor, ja que s'acumulen àcids grassos volàtils al llarg del llit biològic. Per últim, s’han identificat els gèneres Desulfovibrio spp., Clostridiales i Desulfobulbus spp. com els més resistents a aquest tipus d’accidents operacionals.