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Eliminación de contaminantes emergentes del agua en sistemas bioelectroquímicos
No full textPese a que la investigación en los denominados contaminantes emergentes (EC) ha ido en aumento desde que aparecieron las técnicas analíticas que permitían su monitorización, la mayoría de os trabajos publicados en el momento de iniciarse esta tesis correspondían a estudios sobre un único contaminante o unos pocos compuestos estrechamente relacionados. El tema central de esta tesis es evaluar la capacidad de las tecnologías de electroquímica microbiana (MET), y en particular los sistemas METland® para eliminar mezclas complejas de EC similares a las que se dan en las aguas residuales urbanas (ARU). En primer lugar, se ha evaluado un sistema METland®, alimentado con ARU sintética simulando la de una pequeña población, incluyendo los 13 EC más comunes. Bajo condiciones estables de concentraciones y caudales crecientes el sistema METland® demostró un buen rendimiento sostenido, obteniendo excelentes resultados de eliminación de EC (por encima del 90% para la mayoría en un tiempo de retención hidráulica de 1 día), incluso con tiempos de retención hidráulica de medio día. Los estudios de detoxificación, empleando microcrustáceos y algas unicelulares verdes, mostraron resultados similares, llegando el METland® a eliminar por completo la toxicidad para ambos organismos incluso bajo los caudales más altos. Se prosiguió con un experimento centrado en contaminantes quirales, compuestos de la familia de los fenoxyácidos (herbicidas) y un coctel de fármacos quirales, en unas aguas tratadas en biofliltros verticales, uno convencional de control y otro METland®. Mediante técnicas de electroforesis capilar se identificaron las concentraciones de estereoisómeros de cada EC, estudiando su eliminación al atravesar los sistemas, así como los cambios en su reparto. Nuevamente, la eliminación de fármacos y herbicidas resultó ser significativamente mayor en el METland®, tanto para fenoxyácidos (50-75% frente al 0%) como para fármacos (80% frente al 50%) en particular para los medicamentos β-bloqueantes. Los ensayos de ecotoxicidad también mostraron una mejor eliminación de esta en el sistema METland®, en particular para microcrustáceos. Los resultados más significativos son los cambios de reparto de enantiómeros, donde todos los herbicidas y el propranolol de entre los medicamentos vieron cambios de hasta 5 veces los observados en el control, indicando un refuerzo de las actividades metabólicas enantioselectivas en METland®, algo fuertemente ligado a la actividad microbiana y reforzando la premisa de los efectos potenciadores de las MET sobre el metabolismo de las comunidades bacterianas. Para finalizar la transición a ensayos en condiciones reales, se decidió realizar ensayos con ARU reales, aprovechando para ello las instalaciones de CENTA, donde ya se disponía de instalaciones para ensayos a escala real de humedales par tratamiento. Adaptándose uno de los humedales a un diseño de METland® hibrido, y dejando otro como control se procedió a usarlos para tratar las aguas residuales de una población vecina. Tras 2 años de operación se realizó una campaña de análisis de los contaminantes emergentes habitualmente detectados en las ARU de dicha población. Los resultados mostraron como el diseño hibrido ofrecía menores concentraciones de todos contaminantes emergentes en salida y mejores valores de detoxificación para el bioindicador Dafnia magna. Para complementar este estudio bajo condiciones más controladas se montó un sistema METland® completo en laboratorio, con una capacidad de 2 L, con un tiempo de tratamiento de 1 día, usando como ARU el agua procedente de un edificio de oficinas cercano. Tras 15 meses de funcionamiento se procedió con una campaña de análisis de 4 meses, monitorizando los fármacos de uso habitual por el personal de dicho edificio. La disminución de concentraciones registrada entre entrada y salida mostro mantenerse en los mismos niveles de los ensayos anteriores con aguas sintéticas, alcanzando en su mayoría eliminaciones por encima del 99%. En algunos casos, como el de las hormonas humanas, CAF y CLP con sus respectivos metabolitos, la degradación fue total, alcanzando niveles por debajo de las ppt en la salida. Varios compuestos recalcitrantes, como CBZ y 4-FAA presentaron una eliminación irregular, con fluctuaciones en su eliminación a lo largo de la campaña. Los ensayos de ecotoxicidad con D. magna mostraron importantes fluctuaciones de la toxicidad de entrada, que sin embargo alcanzaron de forma mayoritaria una detoxoficación total en salida, demostrando que el sistema METland® mantiene sus capacidades en el largo plazo. Como conclusiones, se ha visto que las capacidades de eliminación de EC en los sistemas METland® es elevada, y sus capacidades se mantienen en el tiempo, ofreciendo altas tasas de eliminación para la mayoría de los EC. Las actividades metabólicas de los microorganismos presentes en el biofiltro se ven potenciadas por las condiciones internas de METland®, dando lugar a un avance más rápido en las rutas de degradación de muchos contaminantes, como puede apreciarse en los cambios de quiralidad detectados. De igual forma, la detoxificación registrada en las aguas es completa para el bioindicador Dafnia magna, principal ensayo de ecotoxicidad para aguas urbanas. Estos buenos resultados hacen del METland® una tecnología con grandes expectativas de futuro
SCHEER (Scientific Committee on Health, Environmental and Emerging Risks), Opinion on the Revision of Annexes III and IV of Directive 2010/63/EU on the protection of animals used for scientific purposes regarding accommodation parameters and methods of killing for zebrafish, and accommodation parameters for Passerine birds, adopted on 25 September 2023.
No full textSuitability of Salicaceae Genotypes in a Phytotechnological Approach to Industrial Wastewater Treatment and Biomass Production
No full textWater circularity is a challenge which must be met to guarantee the sustainability of this resource. Woody biomass is another resource of interest for the bioeconomy, which has multiple uses and acts as a carbon sink. Combining both aspects involves establishing wastewater irrigated plantations, the so-called Vegetation Filters. The aim in this research was to contribute towards assessing the suitability of different Salicaceae genotypes for enhancing the efficiency of these simultaneous processes. Twenty-three genotypes of different species and hybrids of the genera Populus and Salix were irrigated using brewery wastewater under controlled conditions (in a greenhouse using hydroponic cultivation or in pots with substrate) and in the field. Although the application of wastewater reduced the overall production, relevant differences among the genotypes were detected. Growth, physiological activity and nitrogen and electric conductivity (EC) attenuation efficiency provided good criteria for selection, although given the interaction with site conditions it is essential that plant material is selected based on its adaptation to the environment. The poplar hybrids ‘2000 Verde’ and ‘I-214’ showed the highest rates of net photosynthesis and transpiration, with high percentages of N removal and moderate biomass production, these two initially being considered of interest for the purposes outlined above. The ‘AF34’ genotype showed the highest production in the field, followed by the ‘Levante’ willow hybrid. The white poplar ‘PO-10-10-20’, which presented moderate production in the field, is also of interest due to its autochthony, which can be advantageous in certain environments
Development of a Lycopodium powder-based superhydrophobic nanofiber membrane suitable for desalination
No full textSCHEER (Scientific Committee on Health, Environmental and Emerging Risks), Final Opinion on Draft Environmental Quality Standards for Priority Substances under the Water Framework Directive - HBCDD, 16 January 2023
No full textRisk assessment of microplastics in freshwater sediments guided by strict quality criteria and data alignment methods
No full textDetermining the risks of microplastics is difficult because data is of variable quality and cannot be compared. Although sediments are important sinks for microplastics, no holistic risk assessment framework is available for this compartment. Here we assess the risks of microplastics in freshwater sediments worldwide, using strict quality criteria and alignment methods. Published exposure data were screened for quality using new criteria for microplastics in sediment and were rescaled to the standard 1–5000 µm microplastic size range. Threshold effect data were also screened for quality and were aligned to account for the polydispersity of environmental microplastics and for their bioaccessible fraction. Risks were characterized for effects triggered by food dilution or translocation, using ingested particle volume and surface area as ecologically relevant metrics, respectively. Based on species sensitivity distributions, we determined Hazardous Concentrations for 5% of the species (HC5, with 95% CI) of 4.9 × 109 (6.6 × 107 – 1.9 × 1011) and 1.1 × 1010 (3.2 × 108 – 4.0 × 1011) particles / kg sediment dry weight, for food dilution and translocation, respectively. For all locations considered, exposure concentrations were either below or in the margin of uncertainty of the HC5 values. We conclude that risks from microplastics to benthic communities cannot be excluded at current concentrations in sediments worldwide
Human health risk assessment of metals and metalloids in mining areas of the Northeast Andean Foothills of the Ecuadorian Amazon.
No full textEffect of Methacrylic Acid Monomer on UV-Grafted Polyethersulfone Forward Osmosis Membrane
No full textUV irradiation is one of the procedures that has been considered for membrane surface graft polymerization. It is commonly utilized for enhancing the wettability of polyethersulfone (PES) membranes. In this research study, the monomer methacrylic acid (MAA) was used for the UV grafting process of a commercial NF2 PES membrane for the preparation of a forward osmosis (FO) membrane. Three different monomer concentrations and three different UV irradiation times were considered. The intrinsic characteristics of both the surface-modified and pristine membranes were determined via a non-pressurized test method. Compared to the NF2 PES, the surface of the modified membranes was rendered more hydrophilic, as the measured water contact angle was reduced considerably from 65° to 32–58°. The membrane surface modification was also confirmed by the data collected from other techniques, such as atomic force microscopy (AFM), field emission-scanning electron microscope (FESEM) and Fourier-transform infrared spectroscopy–attenuated total reflectance (FTIR–ATR). Additionally, the modified membranes exhibited a greater water permeate flux (Jw) compared to the NF2 PES membrane. In this study, the water permeability (A), solute permeability (B) and structural parameter (S) were determined via a two-stage FO non-pressurized test method, changing the membrane orientation. Compared to the FO pressurized test, smaller S values were obtained with significantly high A and B values for the two non-pressurized tests. The adopted method in the current study is more adequate for determining the intrinsic characteristics of FO membranes
