Biodegradación de tres xantatos con diferentes cadenas de carbono en aguas residuales de flotación

Área de la Ciencia:

• La biotecnología ambiental es la biotecnología ambiental.
• Biorremediación de las aguas residuales industriales.
• Química de la flotación del mineral de sulfuro.

Sus antecedentes:

• Los xantatos son colectores de flotación esenciales en la minería, pero presentan riesgos ambientales debido a la toxicidad y la liberación de disulfuro de carbono.
• Los métodos de tratamiento efectivos y sostenibles para las aguas residuales que contienen xantato son cruciales para mitigar los impactos ecológicos.
• Estudios anteriores destacan la necesidad de comprender los mecanismos de biodegradación del xantato y optimizar las tecnologías de tratamiento.

Objetivo del estudio:

• Investigar sistemáticamente la biodegradación del xantoato de amilo de potasio (PAX), el xantoato de butilo de potasio (PBX) y el xantoato de isopropilo de potasio (PIX) utilizando un reactor de biofilm de membrana basado en oxígeno (O2-MBfR).
• Para dilucidar las comunidades microbianas y los genes funcionales involucrados en la degradación del xantato.
• Evaluar el rendimiento y la robustez del O2-MBfR para el tratamiento de aguas residuales reales de flotación.

Principales métodos:

• Funcionamiento de un sistema O2-MBfR con cargas de superficie variables para la biodegradación de xantato.
• Análisis de la eliminación de la demanda química de oxígeno (COD) y la eficiencia de la degradación de xantato.
• Aplicación del análisis de genes funcionales, metagenómica y metatranscriptómica para identificar poblaciones microbianas y vías metabólicas.
• Análisis cinético utilizando modelos Monod para determinar las tasas y constantes de degradación.

Principales resultados:

• El O2-MBfR logró una eliminación >98% de PAX, PBX y PIX a cargas de hasta 6000 mg-COD/m2·d, con una eliminación de COD que oscila entre el 62 y el 90%.
• Los análisis de genes funcionales revelaron el enriquecimiento de genes involucrados en la oxidación del alcohol, la oxidación del azufre y la escisión de los enlaces C-S.
• Los datos metagenómicos y metatranscriptómicos identificaron géneros bacterianos específicos (por ejemplo, Pseudomonas, Rhodanobacter, Thiobacillus) que dominan la degradación de diferentes xantatos.
• La cinética del monodo indicó que el PIX tenía la mayor tasa específica de degradación pero una menor eficiencia de mineralización en comparación con el PAX y el PBX.
• El tratamiento de flujo continuo de aguas residuales reales de flotación demostró una eliminación de >98% de xantato y ~85% de COD, lo que confirma la robustez del sistema.

Conclusiones:

• El O2-MBfR es una tecnología altamente efectiva para la biodegradación de diversos xantatos en aguas residuales industriales.
• Las comunidades microbianas y los genes funcionales específicos juegan un papel clave en la degradación dependiente de la estructura de los xantatos.
• Este estudio proporciona conocimientos mecanicistas y valida el enfoque O2-MBfR para la gestión sostenible de las aguas residuales de flotación.