Modelado de la biodegradación de 1,2-dibromoetano en un campo eléctrico constante
Autores: Popova-Krumova, Petya; Beschkov, Venko; Vasileva, Evgenia; Parvanova-Mancheva, Tsvetomila
Idioma: Inglés
Editor: MDPI
Año: 2022
Acceso abierto
Artículo científico
2022
Modelado de la biodegradación de 1,2-dibromoetano en un campo eléctrico constante
Categoría
Ingeniería y Tecnología
Subcategoría
Ingeniería Química
Palabras clave
Modelado matemático
Campo eléctrico
Biodegradación
Células bacterianas
Inhibición
Crecimiento microbiano
Licencia
CC BY-SA – Atribución – Compartir Igual
Consultas: 13
Citaciones: Sin citaciones
Este estudio propone un enfoque de modelado matemático para evaluar el efecto de aplicar un campo eléctrico permanente en la biodegradación de 1,2-dibromoetano por células bacterianas de 273. Se compusieron dos modelos para el crecimiento microbiano inhibido, incluyendo la inhibición por productos: uno utilizando el enfoque de Monod-Yerusalimsky y otro, la ecuación cinética de Levenspiel. Los modelos se utilizaron para procesar datos experimentales propios obtenidos sin un campo eléctrico y los obtenidos con la aplicación de un campo eléctrico. Los experimentos se llevaron a cabo a un potencial anódico óptimo de 0.8 V frente al electrodo de hidrógeno estándar (SHE). Se probaron tres concentraciones iniciales de sustrato: 0.05, 0.1 y 0.15 g dm. El modelado tiene en cuenta la inhibición por productos en el crecimiento microbiano asumiendo 2-bromoetanol como el primer producto de biodegradación. Se encontró que el efecto positivo del campo eléctrico es la mejora del crecimiento microbiano, expresada por el aumento en la tasa máxima de crecimiento específico y el aumento en la constante de inhibición cuando se aplica el modelo de Monod-Yerusalimsky. El efecto principal del campo eléctrico radica en el aumento de la constante de velocidad de eliminación de 2-bromoetanol por oxidación electroquímica, lo que permite mejorar el crecimiento microbiano y la conversión del sustrato en el producto. Los resultados obtenidos muestran que la aplicación de un campo eléctrico permanente conduce a una mayor tasa de oxidación electroquímica (con una constante de velocidad hasta un 60% mayor que en los experimentos de control) y a la biodegradación completa del sustrato y del 2-bromoetanol. El modelo de Levenspiel no es tan sensible a los efectos del campo eléctrico sobre la inhibición por productos.
Descripción
Este estudio propone un enfoque de modelado matemático para evaluar el efecto de aplicar un campo eléctrico permanente en la biodegradación de 1,2-dibromoetano por células bacterianas de 273. Se compusieron dos modelos para el crecimiento microbiano inhibido, incluyendo la inhibición por productos: uno utilizando el enfoque de Monod-Yerusalimsky y otro, la ecuación cinética de Levenspiel. Los modelos se utilizaron para procesar datos experimentales propios obtenidos sin un campo eléctrico y los obtenidos con la aplicación de un campo eléctrico. Los experimentos se llevaron a cabo a un potencial anódico óptimo de 0.8 V frente al electrodo de hidrógeno estándar (SHE). Se probaron tres concentraciones iniciales de sustrato: 0.05, 0.1 y 0.15 g dm. El modelado tiene en cuenta la inhibición por productos en el crecimiento microbiano asumiendo 2-bromoetanol como el primer producto de biodegradación. Se encontró que el efecto positivo del campo eléctrico es la mejora del crecimiento microbiano, expresada por el aumento en la tasa máxima de crecimiento específico y el aumento en la constante de inhibición cuando se aplica el modelo de Monod-Yerusalimsky. El efecto principal del campo eléctrico radica en el aumento de la constante de velocidad de eliminación de 2-bromoetanol por oxidación electroquímica, lo que permite mejorar el crecimiento microbiano y la conversión del sustrato en el producto. Los resultados obtenidos muestran que la aplicación de un campo eléctrico permanente conduce a una mayor tasa de oxidación electroquímica (con una constante de velocidad hasta un 60% mayor que en los experimentos de control) y a la biodegradación completa del sustrato y del 2-bromoetanol. El modelo de Levenspiel no es tan sensible a los efectos del campo eléctrico sobre la inhibición por productos.