Recuperación de péptidos y monosacáridos de fangos aerobios generados en plantas de tratamiento de aguas residuales

Abstract

Los problemas ambientales son muy graves debido a que afectan al planeta en el que vivimos. Los fangos aerobios son residuos generados durante el tratamiento biológico de las aguas residuales, formados por microorganismos que acumulan los nutrientes en forma de proteínas y carbohidratos, así mismo. Los fangos tienen, por tanto, un importante potencial de valorización, ya que sus componentes pueden extraerse y ser utilizados en diversas industrias, como parte de las estrategias de economía circular (EC). Esta investigación pretende realizar una valorización fraccional de los fangos aerobios, recuperando las proteínas como péptidos y los carbohidratos como monosacáridos. Se estudia el uso de diferentes alternativas de hidrólisis, entre ellas, las hidrólisis químicas (alcalina con NaOH y ácida con HCl, hidrotérmica (121ºC), combinadas (termoalcalina y termoácida) y bioquímicas (autohidrólisis y enzimática, bajo diferentes condiciones de operación. Se compararon los distintos métodos de hidrólisis, en términos de rendimientos de solubilización (SY) y rendimientos de recuperación (RY) de los componentes mayoritarios de esta biomasa, las proteínas y los carbohidratos. Obteniéndose el máximo RY para la hidrólisis combinada termoalcalina (NaOH 1M, 121ºC, 60 min) y el máximo SY para la hidrólisis ácida (HCl 1M, 121ºC, 60 min). Además, se analizó la composición de aminoácidos y el tamaño de los péptidos recuperados de la biomasa. Siendo la hidrólisis combinada termoácida la mejor técnica para la obtención de aminoácidos libres, mientras que la hidrólisis combinada termoálcali, lo es para la obtención de péptidos de péptidos de gran tamaño.

Environmental problems are very serious because they affect the planet we live on. Aerobic sludge is waste generated during the biological treatment of wastewater, formed by microorganisms that accumulate nutrients in the form of proteins and carbohydrates, as well. Sludge therefore has an important potential for recovery, since its components can be extracted and used in various industries, as part of circular economy (CE) strategies. This research aims to carry out a fractional valorization of aerobic sludge, recovering proteins as peptides and carbohydrates as monosaccharides. The use of different hydrolysis alternatives is studied, including chemical hydrolysis (alkaline with NaOH and acid with HCl, hydrothermal (121ºC), combined (thermoalkaline and thermoacid) and biochemical (autohydrolysis and enzymatic, under different operating conditions. compared the different hydrolysis methods, in terms of solubilization yields (SY) and recovery yields (RY) of the major components of this biomass, proteins and carbohydrates. Obtaining the maximum RY for the combined thermoalkaline hydrolysis (1M NaOH, 121ºC, 60 min) and the maximum SY for the acid hydrolysis (1M HCl, 121ºC, 60 min). Furthermore, the amino acid composition and size of the peptides recovered from the biomass were analyzed. Thermoacid combined hydrolysis is the best technique for obtaining free amino acids, while thermoalkali combined hydrolysis is the best technique for obtaining large peptides.