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