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Extracción de metales pesados presentes en cenizas volantes mediante microorganismos Proyecto Fin de Carrera Ingeniería Técnica Industrial Especialidad en Química Industrial María Ceras Arrese Septiembre de 2011 Directores del proyecto: Michaela Kröppl y Jesús Vela Rodrigo Agradecimientos Quiero agradecer, en primer lugar, a Michaela Kröppl el haberme brindado la oportunidad de realizar este proyecto con ella. Ha sido un curso distinto que aseguro no olvidaré. A Jesús Vela, director del proyecto, por hacer posibles mis planes. A mis amigos; a los de un sitio y a los de otro. Por ser amigos de verdad. A mis „österreich-amigos“, sobre todo a Michi y Adi, por todo lo que me han enseñado. ¡Y lo que he aprendido! Man weiss: „Zwischen Magen und Milz...“ Danke, Danke und Danke Y cómo no, a mi familia, a mis padres, a mis hermanitos, que no son precisamente pequeñitos, a la „amiguica“ y a Antonia, por apoyarme de forma incondicional, incluso para volar. A todos vosotros, gracias Solo después de que el último árbol sea cortado. Solo después de que el último río sea envenenado. Solo después de que el último pez sea apresado. Solo entonces nos daremos cuenta de que el dinero no se puede comer. Proverbio indio Resumen El presente Proyecto Fin de Carrera trata sobre el uso de microorganismos (tanto unicelulares como no) para la biolixiviación de metales pesados. Los metales pesados se encuentran en las cenizas producidas en una planta de biomasa que usa madera como combusible. El alto contenido en metales pesados de la fracción volante impide que ésta se pueda usar posteriormente tanto en la industria cementera como de abono para el campo. El objetivo de este Proyecto Fin de Carrera es la eliminación o reducción de la concentración de dichos metales de cara a que su posterior utilización sea posible. Una vez libres las cenizas de dichos metales, se mezclarán en una proporción a determinar con cenizas sedimentarias, que, en general, presentan concentraciones muy bajas de elementos tóxicos y se pelletizarán para facilitar su transporte y posterior distribución. Los microorganismos empleados han sido utilizados anteriormente como biolixiviantes para purificar, por ejemplo, tierra situada cerca de vertederos o agua contaminada. Tienen distintos mecanismos de funcionamiento. Por ejemplo, en el Aspergillus niger los metales se adhieren a su superficie, mientras que otros, como el Acidithiobacillus thiooxidans, oxidan los metales. Presentan un medio económico y ecológico para la extracción de metales. Para la biolixiviación se emplean distintos microorganismos y se optimiza el pH de trabajo para conseguir el máximo rendimiento. El procedimiento a seguir consta de varios pasos. Primero se disuelven las cenizas en agua destilada y se llevan a distintos pHs, de 1 a 7, hasta que el pH se mantenga estable. Tras filtrar la disolución, el procedimiento de biolixiviación se lleva a cabo con la solución. Tras el proceso, se controla si los microorganismos siguen estando vivos a no. Una vez separada la biomasa, las muestras se miden con ICP-OES. Se comparan los distintos métodos y pHs hasta encontrar el óptimo. Por otra parte, se comienza el proceso de pelletar. Para ello se dispone de una máquina pelletizadora, un mezclador y un distribuidor. Aquí las variables a optimizar son la velocidad de giro de la máquina y la cantidad de humedad que tendrán los pellets. Zusammenfassung Die Diplomarbeit beschäftigt sich mit der Behandlung von Flugaschen durch Mikroorganismen zur Erreichung niedrigerer Schwermetallkonzentration. Durch die relativ hohen Schwermetallkonzentrationen in Flugaschen aus der Verbrennung von Biomasse, ist eine Verwertung als Dünger in der Landwirtschaft oder die Ablagerung in Reststoffdeponien nicht zulässig. Während der Arbeit wurde versucht Schwermetalle mittels Mikroorganismen abzubauen und die Flugasche gleich wie die Rostasche, die einen geringeren bis keinen Schwermetallanteil besitzt, in Pellets pressen und einer geeigneten Verwertungsform zuzuführen. Bei diesem Verfahren (Bioleaching) wurden vier verschiedene Mikroorganismen verwendet. Rhodotorula mucilaginosa, Candida lipolityca, Acidithiobacillus thiooxidans und Aspergillus niger. Diese Organismen sind bereits als Bioleaching- Organismen aus der Literatur bekannt. Zur Förderung des Bioleachings wurden die Aschen in verschiedensten organischen und anorganischen Säuren (Ameisensäure, Essigsäure, Milchsäure, Salzsäure und Salpetersäure) mit verschiedenen pH-Werten gelöst. Mittels ICP (induktiv gekoppeltes Plasma) und IC (ion Chromatographie) wurden die Schwermetallkonzentrationen gemessen und die verschiedenen Bedingungen verglichen. Índice Resumen ...................................................................................................................... 5 Zusammenfassung ...................................................................................................... 6 Índice ........................................................................................................................ 7 3 Introducción ................................................................................................. 10 3.1 Contexto ....................................................................................................... 10 3.2 Metales pesados ........................................................................................... 10 3.3 Biomasa ......................................................................................................... 12 3.3.1 Procesos termoquímicos .............................................................................. 13 3.3.2 Composición y características ..................................................................... 17 3.4 Cenizas volantes .......................................................................................... 20 3.4.1 Características generales ............................................................................. 20 3.4.2 Caracterización de las cenizas ..................................................................... 21 3.4.3 Procedencia ................................................................................................. 22 3.4.4 Datos de producción ................................................................................... 24 3.5 Microorganismos ........................................................................................ 24 3.5.1 Fundamento: Asimilación microbiana de metales .................................... 24 3.5.2 Levaduras ..................................................................................................... 25 3.5.3 Medios de cultivo ........................................................................................ 26 3.5.4 Esterilización ............................................................................................... 26 3.5.5 Recuento de biomasa .................................................................................. 27 3.5.6 Ensayos de biomasa viable .......................................................................... 28 3.6 Pelletación ................................................................................................... 29 3.7 Medidas analíticas ....................................................................................... 29 3.7.1 Espectroscopía ............................................................................................. 29 3.7.2 Cromatografía.............................................................................................. 32 3.7.3 Cromatografía iónica .................................................................................. 33 4 Objetivos ...................................................................................................... 34 5 Parte experimental ...................................................................................... 35 5.1 Materiales y reactivos.................................................................................. 35 5.1.1 Preparación de disoluciones ....................................................................... 35 5.1.2 Microbiología .............................................................................................. 36 5.1.3 Pelletización ................................................................................................ 37 5.2 Optimización de las condiciones para el crecimiento de los microorganismos ......................................................................................... 38 5.2.1 Rhodotorula mucilaginosa.......................................................................... 38 5.2.2 Candida lipolytica ....................................................................................... 40 5.2.3 Aspergillus niger ......................................................................................... 44 5.2.4 Acidithiobacillus thiooxidans ..................................................................... 44 5.3 Poducción de biomasa para su uso como biolixiviante. ........................... 46 5.3.1 Rhodotorula mucilaginosa. ......................................................................... 46 5.3.2 Candida lipolytica ....................................................................................... 47 5.3.3 Aspergillus niger ......................................................................................... 49 5.3.4 Acidithiobacillus thiooxidans ..................................................................... 49 5.4 Preparación de disoluciones con cenizas .................................................. 50 5.5 Biolixiviación ............................................................................................... 53 5.5.1 Rhodotorula mucilaginosa.......................................................................... 53 5.5.2 Candida lipolytica ....................................................................................... 53 5.5.3 Aspergillus niger ......................................................................................... 53 5.6 Ensayos de biomasa viable (Leben/Tod) ................................................... 54 5.7 Toma de medidas ........................................................................................ 54 5.7.1 ICP-OES ....................................................................................................... 54 5.7.2 IC 56 5.8 Ensayos de pelletización y resultados ........................................................ 57 5.8.1 Optimización de condiciones ..................................................................... 58 5.8.2 Reactividad de las cenizas........................................................................... 60 6 Resultados ................................................................................................... 62 6.1 Rectas de calibrado de ICP-OES ................................................................. 62 6.2 Rectas de calibrado de IC ............................................................................ 69 6.3 Digestión ácida ............................................................................................. 71 6.4 Cadmio ......................................................................................................... 72 6.5 Cromo .......................................................................................................... 75 6.6 Niquel .......................................................................................................... 78 6.7 Manganeso.................................................................................................... 81 6.8 Cobalto......................................................................................................... 84 6.9 Cobre ............................................................................................................ 87 6.10 Hierro ........................................................................................................... 90 6.11 Plomo ........................................................................................................... 93 6.12 Zinc .............................................................................................................. 96 6.13 Potasio ......................................................................................................... 99 7 Conclusiones .............................................................................................. 100 7.1 Composición de las cenizas ....................................................................... 100 7.2 Digestión ácida ........................................................................................... 100 7.3 Biolixiviación .............................................................................................. 101 7.4 Pelletación .................................................................................................. 101 15 Introducción de agua, que la temperatura puede llegar a reducirse por debajo de la mínima requerida para mantener la combustión. Por lo tanto, la humedad es un parámetro muy importante en el proceso. 3.3.1.2 Pirólisis La pirólisis se define como la degradación térmica que tiene lugar en ausencia de agentes externos oxidantes. Los productos de la pirólisis son, principalmente, alquitrán, que posteriormente se convierte en combustible para motores de alto peso molecular o se quema para producir calor o electricidad y el carbón, que se puede convertir en carbón activo, y puede ser usado en la industria metalúrgica, como combustible doméstico para cocinar, o para la barbacoa. Además, se forman gases de bajo peso molecular, donde destacan por su importancia el CO y el CO2. Estos se emplean en la producción de calor o energía o bien son sintetizados para producir metanol o amoniaco. 3.3.1.3 Gasificación La gasificación se define como la degradación térmica que tiene lugar en presencia de un agente oxidante externo, en contraste con la pirólisis. La diferencia con la pirólisis radica en que mientras esta última está enfocada a la obtención de las fracciones líquida (alquitrán) y sólida (carbón), la gasificación optimiza la fracción gaseosa. La temperatura de operación se encuentra en el rango de 1073 a 1373 K, y se lleva a cabo con aire, oxígeno, vapor de agua o CO2 como agentes oxidantes. El gas de síntesis contiene principalmente CO, CO2, H2O, H2, CH4 y otros hidrocarburos. A partir de este gas se puede o bien producir metanol, o puede ser quemado en una caldera para obtener agua caliente, o vapor, o bien en una turbina de gas producir electricidad, o en motores de combustión interna. 3.3.1.4 Combustión La combustión se define como la oxidación completa del combustible. Los gases calientes de la combustión pueden ser usados para calentar agua directamente, para generar electricidad o como fuente de calor. En todos los casos de combustión con un combustible sólido, los procesos de secado y de pirólisis o de gasificación tendrán que ir siempre en primer lugar. 16 Introducción Fig. 3:4: Combustión de una partícula de biomasa durante las distintas etapas 3.3.1.5 Licuación La licuación se define como un proceso de conversión termoquímica en la fase líquida que tiene lugar a bajas temperaturas (523-623 K) y a altas presiones (100-200 bar). Normalmente se lleva a cabo con altas presiones parciales de hidrógeno y un catalizador, para aumentar la conversión y mejorar la selectividad del proceso. La fracción líquida resultante tiene un poder calorífico superior al líquido resultante de la pirólisis. Fig. 3:2: Procesos de conversión termoquímica y principales aplicaciones5 17 Introducción 3.3.2 Composición y características La composición de la biomasa depende bastante según su origen, sobre todo en sus constituyentes inorgánicos. Esto supone un problema a la hora de prever la cantidad y caracterización de los desechos generados. Por ejemplo, el contenido de cenizas varía desde menos de 1 a más del 16% y el contenido de O de menos de 35 a más de 43% (Tabla 3-3).5 Tabla 3-3: Humedad, cenizas y poder calorífico superior (PCS) de combustibles para biomasa Materia prima Humedad [%] Cenizas [%] PCS (MJ/kg. daf) Cáscara almendra 7,5 2,9 19,8 Madera de haya 6,5 0,6 19,6 Cáscara nuez 7,2 1,4 19,5 Madera de roble 6,0 1,7 19,8 Corteza de roble 5,6 9,1 22,1 Hueso de aceituna 7,0 1,8 22,1 Piel de aceituna 6,8 2,1 21,8 Cáscara pistacho 8,1 1,3 19,9 Madera de abeto 6,7 0,5 20,5 Paja de trigo 6,4 8,1 19,3 Fuente:Ref3 Las propiedades de la biomasa también varían con respecto a las del carbón, ya que aunque los dos se usen para quemar y producir energía, tienen distintas características. Ambos tienen origen en la materia orgánica, y prácticamente los mismos constituyentes. Sin embargo, la biomasa se considera una fuente de energía renovable mientras que al carbón se le considera fuente de energía fósil. Como combustible para biomasa basta con obtener materia orgánica, la cuál es ilimitada y se obtiene fácilmente. En contraposición, el carbón está constituido por materia orgánica que se fue descomponiendo y que ha dado origen a la formación de unas rocas sedimentarias muy ricas en carbono. Se cree que la mayor parte del carbón se formó en el periodo llamado carbonífero, hace entre 360 y 300 millones de años, por lo que se trata de una fuente limitada. 10 5 S.V. Loo and J. Koppejan, Handbook of Biomass Combustion and Co-firing, Twente University Press, The Netherlands (2003). 3 M. Fatih Demirbas , Mustafa Balat, Havva Balat. Potential contribution of biomass to the sustainable energy development. 10 Kalac P, Svoboda L, Havliekova B. Contents of detrimental metals mercury, cadmium and lead in wild growing edible mushrooms: a review. Energy Edu Sci Technol 2004;13:31–8. 18 Introducción En cuanto a la composición y características, tal y como se refleja en las tablas, los combustibles para biomasa contienen, como norma general, menos carbón, aluminio y hierro, y más oxígeno, sílice y potasio. Se caracterizan por un menor poder calorífico, densidad y resistencia a la rotura y un mayor contenido de humedad.6 A continuación se presenta una tabla de comparación entre los elementos constituyentes de las cenizas del carbón y de típicos combustibles empleados para la biomasa. Tabla 3-4: Análisis elemental de cenizas de biomasa y carbón (% en base seca). C H N O(diff) S Cl Cenizas Carbón 81,5 4,0 1,2 3,30 3 0,3 7,0 Lignito 65,2 4,5 1,3 17,5 4 0,4 7,4 Madera de abeto 51,4 6,1 0,3 41,2 0 0,1 0,9 Cáscara de avellana 50,8 5,6 1,0 41,1 0 0,2 1,3 Paja de trigo 42,8 5,5 0,7 35,5 0 1,5 16 Hoja de tabaco 41,2 4,9 0,9 33,9 0 0,3 19 Cáscara de almendra 47,9 6,0 1,1 41,7 0 0,1 3,3 Cáscara de nuez 53,6 6,6 1,5 35,5 0 0,2 2,8 Fuente: ref 6, 11 A continuación se representa una tabla comparativa entre las propiedades físicas y los constituyentes del carbón y la biomasa. 6 Kalac P, Svoboda L, Havliekova B. Contents of detrimental metals mercury, cadmium and lead in wild growing edible mushrooms: a review. Energy Edu Sci Technol 2004;13:31–8. 11 Liukkonen-Lilja H, Kuusi T, Laaksovirta K, Lodenius M, Piepponen S. The effect of lead processing works on the lead, cadmium and mercury contents of fungi. Z Lebens Unters Forsch 1983;A177:257–60. 19 Introducción Tabla 3-5: Propiedades físicas y químicas de biomasa y carbón Propiedad Biomasa Carbón Densidad del combustible ~ 500 ~ 1300 Tamaño de partícula (mm) ~ 3 ~ 100 Contenido en C (% en comb. seco) 42 - 54 65 - 85 Contenido en O (% en comb. seco) 35 - 45 2 - 15 Contenido en S (% en comb. seco) Max 0,5 0,5 - 7,5 Contenido en SiO2 (% en comb. seco) 23 - 49 40 - 60 Contenido en K2O (% en comb. seco) 4 - 48 2 - 6 Contenido en Al2O3 (% en comb. seco) 2,4 - 9,5 15 - 25 Contenido en Fe2O3 (% en comb. seco) 1,5 - 8,5 8 - 18 Temperatura de ignición (K) 418 - 426 490 - 595 Friability Bajo Alto Poder calorífico (MJ/kg) 14 - 21 23 - 28 Fuente: ref 12 La biomasa presenta algunos problemas debido a su naturaleza. Estos son principalmente: - La presencia de cloro. El cloro facilita el desplazamiento de muchos compuestos inorgánicos en reacciones indeseadas durante la combustión en los hornos y calderas. Los elementos alcalinos y alcalino-térreos, en combinación con otros elementos presentes en la biomasa como la sílice o el sulfuro, facilitan la presencia del mismo. Además, el cloro produce corrosión en las paredes de los reactores. - Los depósitos de ceniza. Estos no solo reducen la transferencia de calor sino que también producen una corrosión importante si se opera a altas temperaturas, por lo que es altamente recomendable evitar que se produzca esta situación.1 12 Demirbas A. Combustion characteristics of different biomass fuels. Progress Energy Combus Sci 2004;30:219–30. 1 Ayhan Demirbas. Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues. 20 Introducción 3.4 Cenizas volantes Las cenizas volantes (CV) son un subproducto producido al quemar compuestos orgánicos como la biomasa. 3.4.1 Características generales Los componentes mayoritarios de las cenizas son, como ya se ha indicado anteriormente: sílice (SiO2), alúmina (Al2O3), óxido de hierro (Fe2O3), óxido de calcio (CaO) y, en menor proporción, óxido de magnesio (MgO), sulfatos (SO42-), carbono (C) y óxidos de sodio (Na2O) y de potasio (K2O). Además presentan gran variedad de otros elementos en bajas o muy bajas concentraciones, como por ejemplo metales pesados como cadmio (Cd), arsénico (As) o Zinc (Zn). 13 La concentración de estos últimos metales, sin embargo, es mucho más elevada que en cenizas no volantes, y suficiente para impedir que estas puedan ser reutilizadas en la industria cementera o como abono en el campo. El objeto de este trabajo es la separación de estos metales pesados para que las cenizas volantes puedan ser reutilizadas en vez de acabar en vertederos de residuos peligrosos. Las cenizas volantes presentan un aspecto de polvo grisáceo. Son partículas sólidas dispersadas de entre 1µm y 1 mm, bien lisas, o con forma esférica o bien esferas huecas, llamadas cenosferas. También pueden tener apariencia de fibras o de aglomerados. Su superficie específica varía entre los 0,2 y los 25 m2/g y su densidad es de entre 2,2 y 2,4 kilogramos por litro mientras que la densidad del conjunto es de entre 0,9 y 1,1 kilogramos por litro. 14 , 15 La toxicidad de las cenizas depende principalmente de la cantidad de metales pesados que tengan. Esto depende de la localización de las cenizas. Así, las cenizas volantes tienen mayor contenido en metales pesados y contaminantes orgánicos como dioxinas y furanos (PCDD/F) o hidruros policíclicos aromáticos (PAHs) que las sedimentarias. Por esta razón no se recomienda mezclar ambas cenizas. Las concentraciones más relevantes de metales pesados, especialmente Cd y Zn, aumentan conforme disminuye la temperatura de precipitación y el tamaño de partícula. Este efecto es independiente del tipo de biocombustible empleado. 13 H.-P.Bipp, P.Wunsch, K. Fischer, D. Bieniek and A. Kettrup. Heavy metal leaching of fly ash from waste incineration with gluconic acid and a molasses Hydrolysate. 14 bvk-online.com/bvk_smartm/html/f/4/index.html, 11.04.2011 15 Lutze, D.; Von Berg, W,: Handbuch Flugasche im Beton, Verlag Bau + Technik, 2008 21 Introducción 3.4.2 Caracterización de las cenizas Las cenizas procedentes de madera, como son las del objeto de este PFC, contienen generalmente más cantidad de As, Cd, Pb y Hg que las de residuos de agricultura, como la paja de trigo o las cáscaras de fruta. (Tabla 3-6). Comparados con las cenizas sedimentarias, las concentraciones de Pb y Cd en las cenizas volantes son 10-20 veces mayores (Tabla 3-6, Tabla 3-7). 16 , 17 , 18 Tabla 3-6: Metales pesados en cenizas no volantes de carbón y biomasa [mg/kg] Combustible Arsénico Cadmio Cromo Cobre Plomo mercurio Carbón 5,16 2,84 8,23 23,5 64,1 0,21 Lignito 8,54 6,18 9,4 72,8 80,7 0,43 Madera de abeto 3,48 0,92 2,56 42,7 33,2 0,12 Madera de haya 4,12 0,84 4,38 29,3 35 0,13 Madera de roble 1,98 1,06 3,51 37,9 28,4 0,09 Basura sólida 2,46 0,86 2,73 52,8 36,2 0,11 Paja de trigo 0,18 0,2 3,08 25,1 5,68 0,06 Cáscara de avellana 0,12 0,23 4,15 32,3 6,62 0,05 Cáscara de nuez 0,26 0,18 2,18 23,6 5,09 0,08 Pipa de girasol 0,06 0,1 0,95 13,3 1,63 0,03 Fuente: ref13,14,15 16 Colonbo U. Development and the global environment. In: Hollander JM, editor. The energy– environment connection. Washington: Island Press; 1992. p. 3–14. 17 Ruokojarvi P, Aatamila M, Ruuskanen J. Toxic chlorinated and polyaromatic hydrocarbons in simulated house fires. Chemosphere 2000;41:825–8. 18 Apuntes de la asignatura de ingeniería química 13 Colonbo U. Development and the global environment. In: Hollander JM, editor. The energy– environment connection. Washington: Island Press; 1992. p. 3–14. 14 Ruokojarvi P, Aatamila M, Ruuskanen J. Toxic chlorinated and polyaromatic hydrocarbons in simulated house fires. Chemosphere 2000;41:825–8. 15 Apuntes de la asignatura de ingeniería química 22 Introducción Tabla 3-7: Metales pesados en cenizas volantes de carbón y biomasa [mg/kg] Combustible Arsénico Cadmio Cromo Cobre Plomo mercurio Carbón 9,84 12,4 21,6 66,2 260 0,43 Lignito 15,8 31,5 49,0 215 346 0,77 Madera de abeto 11,6 18,4 30,2 154 376 0,58 Madera de haya 12,8 16,3 26,8 90,6 531 0,61 Madera de roble 6,37 20,8 34,4 107 346 0,43 Basura sólida 7,22 17,5 28,6 158 658 0,52 Paja de trigo 1,24 4,68 7,68 76,9 104 0,32 Cáscara de avellana 0,74 4,96 8,16 95,2 137 0,26 Cáscara de nuez 1,35 3,68 6,06 67,1 102 0,41 Pipa de girasol 0,39 2,09 3,42 41,8 38,7 0,17 Fuente: ref13,14,15 3.4.3 Procedencia La hidrodinámica del horno influencia la fracción de cenizas recogida. En un combustor de parrilla la cantidad de cenizas sedimentarias es predominante, mientras que en reactores de lecho fluidizado las predominantes son las cenizas volantes. Dependiendo del tipo de sistema utilizado para la recogida de ceniza también se obtienen distintas concentraciones de metales. Así, las cenizas procedentes de un ciclón tienen menor concentración en metales pesados que las de un precipitador electrostático. Un precipitador electrostático es un dispositivo que se utiliza para atrapar partículas mediante su ionización, atrayéndolas por una carga electrostática inducida. Tiene un rendimiento mayor que el ciclón, que se usa como separador preliminar para reducir la carga a equipos de filtración posteriores como el precipitador electrostático. El ciclón se basa en la fuerza centrífuga. El gas ingresa por el conducto de entrada del ciclón a una velocidad determinada. Este conducto está formando una tangente al cuerpo del ciclón. Cuando el gas entra al barril comienza el movimiento en espiral descendente, y este cambio de dirección genera un campo centrífugo. Las partículas transportadas por el gas, debido a su inercia, se mueven alejándose del centro del ciclón alcanzando las paredes del mismo. Cuando esto ocurre, las partículas pierden cantidad de movimiento y se deslizan por la pared del barril hacia el cono y desde allí a la pierna del ciclón. El gas en su movimiento descendente va liberándose de las partículas sólidas y al llegar a la base del cono, invierte su flujo, siguiendo una espiral esta vez ascendente. Al ascender, se considera que el gas está limpio. 15 23 Introducción Tabla 3-8: Comparación de concentraciones de metales según su procedencia Parrilla Ciclón Filtro electrostático Elemento C[mg/g] C[mg/g] C[mg/g] As n/d n/d n/d Cd 2.7 41.5 104.0 Co 18.5 23.8 13.0 Cr 36.4 61.0 97.7 Cu 84.7 152.3 303.71 Fe 16546.4 16863.1 8191.7 K 5806608.3 7221815.6 43048856.0 Mg 18516.5 22534.1 13980.6 Mn 3370039.0 65403.8 17579.4 Ni 46.3 71.6 28.5 Pb 9.1 73.9 2843.8 Zn 246.4 3305.2 19128.7 Fuente: datos cedidos por la empresa Fig. 3:5: Ciclón, funcionamiento.15 Las cenizas volantes utilizadas para el presente PFC provienen de un ciclón. Debido al alto nivel de contaminantes presentes en las cenizas volantes, estas no se pueden reciclar en el medio ambiente y se deberían tratar como basura industrial siguiendo la normativa europea 19 , sin embargo el presente PFC trata de reducir los niveles de contaminantes para que estas cenizas puedan ser reutilizadas. Para ello se emplearán ácidos y microorganismos. 15 Apuntes de la asignatura de ingeniería química. Ciclones. Universidad de La Plata (Argentina) 19 Die Bestandsaufnahme der Abfallwirtschaft in Österreich- Statusbericht 2009, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien 2009 24 Introducción 3.4.4 Datos de producción La mayor parte de las cenizas producidas en Austria provienen de residuos de plantas de incineración, centrales térmicas y de biomasa, industria papelera, industria textil y de la madera. 20 El plan federal de desechos de Austria de 2006, actualizado en 2009, estima que el total de cenizas producidas es de 1,3 millones de toneladas en 2007 y de 1,27 millones de toneladas en 2008. En el año 2007 el 46,8% de esta cantidad fue reciclado para la industria cementera y usado como aditivo para el compost siguiendo la regulación establecida (Kompostverordnung BGBL.II Nr.292/2001). 21 , 16, 22 3.5 Microorganismos 3.5.1 Fundamento: Asimilación microbiana de metales Algunos microorganismos se pueden usar como bioacumuladores de metales en soluciones diluidas. Un gran número de bacterias, levaduras y algas acumulan iones metálicos en sus células hasta concentraciones varios órdenes de magnitud por encima de la concentración de ese metal en el medio. El mecanismo de acumulación puede incluir la absorción intracelular y el almacenado mediante un sistema de transporte activo de cationes, unión a la superficie y algunos mecanismos todavía no conocidos. 23 Las razones por las que estos microorganismos tienen capacidad adsorbente no están claras. Sin embargo, se cree que se debe a la composición de la pared celular. Por ejemplo, la pared celular de Rhodotorula mucilaginosa está compuesta por los polímeros manosa y quitina, con trazas del polisacárido D-glucosa, y se sabe que la quitina es muy buen adsorbente. La adsorción de los metales es inhibida a pHs bajos, posiblemente como resultado de una alta densidad de cargas positivas en los sitios de enlace del metal debido a la alta concentración de protones de la disolución. Cuando se incrementa el pH, la densidad de carga negativa en la superficie del adsorbente incrementa debido a la desprotonización delos sitios de enlace, y hay un incremento en la biosorción. 20 Christian Tscütscher. Possibilities of using different types of fly ashes in cement production 21 Bundes-Abfallwirtschaftplan 2006, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien 2006 16 Die Bestandsaufnahme der Abfallwirtschaft in Österreich- Statusbericht 2009, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien 2009 22 Kompostverordnung BGBL. II Nr. 292/2001 23 Removal of Cadmium and Lead from dilute aqueous solutions by Rhodotorula rubra. E. Salinas, M. Elorzade Orellano, I. Rezza, L.Martinez, E. Marchesvky, M. Sanz de Tosetti 31 Introducción radiofrecuencia. La ionización del argón se inicia por una chispa procedente de una bobina de Tesla. 28 El plasma utilizado tiene un color blanco azulado que termina en una cola en forma de llama. La llama es de color azul, aunque este puede cambiar según los elementos que esté analizando. Así pues, se torna naranja intensa, e incluso aumenta de tamaño cuando analiza muestras con alto contenido en nitratos. Fig. 3:9:Esquema de la antorcha en ICP Los átomos permanecen aproximadamente dos minutos a una temperatura de unos 8000 K en un entorno inerte. Al ser la temperatura del plasma tan elevada, se hace necesario el aislarlo del tubo exterior de cuarzo, por lo que se hace circular una corriente tangencial de argón alrededor de las paredes del tubo. Para que las medidas presenten mayor precisión, el flujo de argón debe ser constante, de aproximadamente 12 l/min. Tras la atomización, la radiación entra en el monocromador, que se usa como seleccionador de longitud de onda. Aquí se refleja el haz en una serie de espejos cóncavos y una rendija rotatoria que actúa como elemento dispersivo, que consiguen seleccionar un rango de longitudes de onda determinado. 28 Apuntes química analítica. Universidad de Zaragoza. Angélica Fernández Castel 32 Introducción Fig. 3:10: Esquema de funcionamiento de ICP-OES 3.7.2 Cromatografía La cromatografía es una técnica usada para separar, determinar e identificar compuestos de mezclas químicas. Se basa en las distintas afinidades de los componentes a separar con los eluentes utilizados en la técnica. Cuentan con una fase estacionaria y una fase móvil. Los componentes de la solución pasan a través de la fase estacionaria arrastrados por la fase móvil. La fase móvil pasa a través de la estacionaria por presión, gravedad o capilaridad La fase estacionaria se puede encontrar dentro de una columna o sobre una placa. La fase móvil puede ser líquida, gaseosa o bien un fluido supercrítrico. Dependiendo de la polaridad de los compuestos, unos se eluirán antes que otros. Un cromatograma representa alguna función de la concentración del soluto en función del tiempo de elución. Conforme el detector detecte solutos a la salida de la fase estacionaria, generará un pico proporcional a la concentración del soluto. Para que la separación de los componentes de la muestra sea buena y eficiente se tienen que considerar distintos factores: Que los picos producidos por los solutos no sean muy anchos, que todos los picos estén bien separados entre sí y que el tiempo de dilución sea el menor posible. Para que todo esto sea posible, antes de realizar los análisis hay que estudiar el orden de salida de los solutos y, si se puede programar el disolvente, o variar la temperatura durante el análisis. Dependiendo de los compuestos a separar, se elige el tipo de cromatografía más eficiente. En el presente PFC el objetivo es separar cationes, por lo que se decide emplear la cromatografía iónica. 33 Introducción 3.7.3 Cromatografía iónica La cromatografía iónica es un tipo de cromatografía líquida de alta resolución. Se caracteriza porque la fase estacionaria consiste en una resina de intercambio iónico. Es modelo utilizado es:Dionex ICS 1000. Para los análisis se ha usado una resina de intercambio iónico catiónica IonPac®. La resina contiene un ácido, que con la disolución forma un equilibrio responsable de la detención: ResinaSO3- + Mx+ (RSO3-)xMx+ + xH+ Sólido disol. Sólido disol. Fig. 3:11: Esquema de funcionamiento de IC 34 Objetivos 4 Objetivos El objetivo general de este proyecto es el estudio de la viabilidad del uso de microorganismos para la reducción de la concentración de metales pesados presentes en cenizas volantes de cara a que estas puedan ser utilizadas. Para ello se estudiarán los siguientes parámetros:  Selección del ácido con el que se consigue mayor solubilidad de metales.  Selección del pH óptimo de trabajo.  Selección del microorganismo que mejor realiza la biolixiviación en las condiciones de trabajo.  Optimización de los parámetros más relevantes a la hora de pelletar. 35 Parte experimental 5 Parte experimental 5.1 Materiales y reactivos Tabla 5-1> Caracterización de las cenizas utilizadas para los los análisis Ciclón Elemento C[mg/g] As n/d Cd 41.53 Co 23.84 Cr 61.01 Cu 152.27 Fe 16863.15 K 7221815.56 Mg 22534.1 Mn 65403.77 Ni 71.57 Pb 73.87 Zn 3305.17 5.1.1 Preparación de disoluciones Material  Matraces aforados  Papel de filtro  Fiolas para la filtración a vacío  Kitasato  Soporte con nuez y pinzas  Bureta  Buchner  Gradillas  Pipetas  Embudos de decantación  Vasos de precipitados  Varilla de agitación  Tubos Greiner de 50 mL Instrumentación  Balanza de precisión  Placa calefactora Reactivos  H2SO4  HNO3  HCl  HCOOH  Ácido acético  Ácido lactic 36 Parte experimental 5.1.2 Microbiología Microorganismos  Rhodotorula mucolaginosa - DSM 9463  Candida lypolitica - DSM 3286  Acidithiobacillus thiooxidans - DSM 9463  Aspergillus niger - Cultivo propio de la universidad procedente de DSM 823 Material  Placas Petri  Pipetas desechables  Portaobjetos y cubreobjetos para el análisis con microscopio  Gradillas  Agujas de inoculación  Pipetas automáticas  Papel de aluminio  Erlenmeyers  Botellas para autoclave Instrumentación  Microscopio  Armario incubador  Autoclave  Cámara de Tommer para contar microorganismos  Baño de agua  Agitador  Mechero Bunsen Reactivos  Para el medio de cultivo de Aspergillus niger - Sucrosa - NaSO3 - KH2PO4 - MgSO4·7H2O - KCl - Extracto de levadura 37 Parte experimental  Para el medio de cultivo de Rhodotorula rubra y de Candida lypolitica - Glucosa - Extracto de levadura - (NH4)2SO4 - FeSO4 - MgCl2·6H2O - KH2PO4  Para el medio de Acidithiobacillus thiooxidans - (NH4)2SO4 - KH2PO4 - MgSO4·7H2O - CaCl2 - FeSO4·7H2O - Na2S2O3  Para los medios universales - Sabouraud - Dextrosa - Peptona - Agar  YGC - Dextrosa - Extracto de levadura - Agar - Cloranfenicol (Antibiótico)  Extracto de malta y peptona - Extracto de malta - Peptona de soja - Agar 5.1.3 Pelletización Reactivos  Cenizas  Agua Instrumentación  Máquina de pelletar ER WEKA AR 403  Distribuidor de reactivo  Armario de secado 38 Parte experimental 5.2 Optimización de las condiciones para el crecimiento de los microorganismos Los microorganismos necesitan para crecer nutrientes que le aporten energía y elementos químicos para la síntesis de sus constituyentes celulares. Los microorganismos están compuestos principalmente por carbono, hidrógeno, oxígeno y nitrógeno. La elaboración de medios de cultivo requiere proporcionar estos los elementos en una forma asimilable. Así, por ejemplo, el C debe estar en forma de carbono orgánico; el N en forma de NH4, de NO3 o de NO2 o en forma de aminoácidos a los que se pueda tomar su grupo amino; el P debe estar en forma de PO4 3-; el S procede de aminoácidos sulfurados o de SO4 2-, etc. 29 Por otra parte, los medios de cultivo pueden ser generales, si sirven para un gran número de microorganismos, o selectivos, si contienen los nutrientes que favorecen sólo a un reducido grupo. Para el cultivo de microorganismos en este PFC se usan ambos tipos de cultivos. 5.2.1 Rhodotorula mucilaginosa Para Rhodotorula mucilaginosa se preparan 2 tipos de medios de cultivo. 5.2.1.1 Medio líquido selectivo "Sprungelemente" Este medio contiene minerales además de los nutrientes esenciales. Este medio se compone de: 5 g/L de glucosa; 0,05 g/L de extracto de levadura; 0,5 g/L de (NH4)2SO4; 0,005 g/L de FeSO4; 0,2 g/L de MgCl2·6H2O y 0,2 g/L de KH2PO4. Se prepara un litro del medio siguiendo los siguientes pasos: - Se tara una botella de microbiología de un litro de capacidad con una balanza. - Se añaden los reactivos en las cantidades indicadas. Hay que tener en cuenta que el FeSO4 se encuentra como FeSO4·7H2O, y a una concentración muy baja, por lo que se calcula la concentración equivalente de FeSO4·7H2O y se prepara una disolución intermedia de 0,5 g/L. Para ello se tiene en cuenta que: PM FeSO4 = 166,2 PM FeSO4·7H2O = 278,02 29 Apuntes de laboratorio de microbiología. Universidad de Navarra 39 Parte experimental .. º mp gramosn n ; molesn 003008,0 2,166 5,0  ..*º mpngramosn  ; ggramosn 836,002,278*003008,0º  de FeSO4·7H2O - Se enrasa el medio a un litro con agua destilada. - Se pega a la botella la tira térmica que cambia de color cuando se alcanza la temperatura para la esterilización, y que sirve para comprobar que ésta realmente se ha producido. - Se mete al autoclave en el programa de esterilizar. - Para el crecimiento de las levaduras, se toma en un Erlenmeyer de 250 ml 200 ml del medio más levaduras procedentes de un cultivo anteriormente preparado. Las levaduras son incubadas a 28ºC y agitadas a 200 r.p.m. durante 3 días. Tras el periodo de incubación las levaduras se observan con el microscopio. Se observa que han crecido de forma abundante; sin embargo, se identifican unos puntos blancos más intensos en el medio como bacterias. Una vez pasado el periodo de incubación se procede a centrifugar la biomasa. Para ello se divide el contenido del Erlenmeyer en cuatro tubos Greiner (es importante que todos los tubos contengan el mismo volumen de disolución y pesen igual para el correcto funcionamiento de la centrifugadora) y se meten en la centrifugadora durante 11 minutos a 3000 r.p.m. El líquido sobrante se deshecha y se conservan los pellets. Cada pellet se diluye en 1 mL de agua corriente (no destilada) esterilizada y se juntan en un solo tubo. - Tras hacer las diluciones correspondientes, se hace un recuento de la biomasa existente en la disolución concentrada valiéndose de una cámara de Thoma. 5.2.1.2 Medio líquido Sabouraud. Como con el medio anterior se desarrolla una infección, se decide probar a cultivar la biomasa con el medio universal compuesto de: 40 g/L de dextrosa y10 g/L de peptona. Ahora se observa cómo Rhodotorula mucilaginosa crece bien y sin infecciones. Se elige por lo tanto este medio para su posterior uso. 40 Parte experimental Fig. 5:1. Rhodotorula mucilaginosa. 40 aumentos Fig. 5:2. Rhodotorula mucilaginosa: 100 aumentos 5.2.2 Candida lipolytica Para la obtención de esta levadura se han probado 4 medios de cultivo diferentes: 5.2.2.1 Medio sólido "Sprungelemente". Se sigue el mismo procedimiento que con Rhodotorula mucilaginosa, y tras el periodo de incubación, se observa al microscopio. Fig. 5:3: medio con agar de "Sprungelemente". 100 aumentos Fig. 5:4: medio con agar de "Sprungelemente". 100 aumentos. Se aprecia que no hay mucha biomasa; además, se forman hifas (forma alargada en vez de ovalada como es esta levadura sana). Esto puede ser debido a que las condiciones a las que han sido expuestas las levaduras no son las adecuadas, y formar hifas es la única manera que tienen para sobrevivir. Las posibles causas son que no tengan los nutrientes necesarios o que la temperatura sea demasiado elevada. (El agitador térmico, aunque programado a 23 ºC, opera a 27 ºC.) 47 Parte experimental Las medidas realizadas con la cámara de Thoma han sido las siguientes:  Cuadrado grande 1: 70  Cuadrado grande 2: 83  Cuadrado grande 3: 90  Cuadrado grande 4: 65 Suma total de células= 308 f contadospequeñoscuadradosden contadascélulaslasdetotalsuma N* ____º 10*400*)_____( 4  mLcélulasN /10*925,1100* 16*4 10*400*308 9 4  Según la literatura20, se toma medio gramo de biomasa, pero se prefiere coger 1 mL para saber exactamente de cuántas células se dispone. Un mililitro de esta disolución se calienta a 90ºC durante una hora en un baño de agua para matar a las levaduras. Estas levaduras van a ejercer de prueba de control o en blanco y constituyen la biomasa no viable. 5.3.2 Candida lipolytica Para el cultivo extensivo de esta levadura se sigue el mismo procedimiento que con Rhodotorula mucilaginosa. A la hora de hacer el recuento también pasa lo mismo. Primero se diluye la solución 1:10; sin embargo, sigue habiendo demasiadas células que impiden llevar a cabo el recuento. Se vuelve a hacer una nueva dilución 1:10, por lo que la inicial resulta 1:100. Fig. 5:18: Candida lipolyca en placa petri Fig. 5:17: Candida lipolytica concentrada tras la centrifugación 48 Parte experimental Las medidas realizadas con la cámara de Thoma han sido las siguientes:  Cuadrado grande 1: 55  Cuadrado grande 2: 46  Cuadrado grande 3: 31  Cuadrado grande 4: 43 Suma total de células= 175 f contadospequeñoscuadradosden contadascélulaslasdetotalsuma N* ____º 10*400*)_____( 4  mLcélulasN /10*094,1100* 16*4 10*400*175 9 4  49 Parte experimental 5.3.3 Aspergillus niger Para el cultivo del Aspergillus niger, se trasvasa del Erlenmeyer original a los distintos Erlenmeyers, ya con medio de cultivo, las pequeñas bolas que se forman con la ayuda de una pipeta desechable de boca ancha. 5.3.4 Acidithiobacillus thiooxidans El cultivo de Acidithiobacillus se deja preparado pero no se lleva a cabo por falta de tiempo. Se seguiría el mismo procedimiento que para Rhodotorula mucilaginosa Para hacer el recuento de biomasa se diluye una muestra en proporción 1:10 y se observa con la cámara de Thoma. Los resultados son los siguientes:  Cuadrado grande 1: 63  Cuadrado grande 2: 40  Cuadrado grande 3: 66  Cuadrado grande 4: 54  Cuadrado grande 5: 68 Suma total de células= 291 f contadospequeñoscuadradosden contadascélulaslasdetotalsuma N* ____º 10*400*)_____( 4  mLcélulasN /10*455,110* 16*5 10*400*291 8 4  Fig. 5:21: Aspergillus niger en placa petri Fig. 5:20: Esporas de Aspergillus niger Fig. 5:19: Aspergillus en medio líquido 50 Parte experimental 5.4 Preparación de disoluciones con cenizas La solubilidad de los metales incrementa, en general, conforme disminuye el pH de la misma. Las cenizas a analizar se llevan a pHs ácidos con el fin de que se disuelva la mayor cantidad posible de metales en la misma. Para ello se proponen ácidos de bajo coste, tanto de carácter inorgánico como orgánico (de cadena corta); en concreto, se realizan ensayos con ácido nítrico, cloruro de hidrógeno, ácido fórmico, ácido acético y ácido láctico. (También se realizan las disoluciones de ácido sulfúrico, pero al almacenarlas durante un tiempo para esperar a ser analizadas, crecen unas algas en el interior y hay que desechar las disoluciones). A modo de ejemplo, se detalla el procedimiento seguido para la extracción de metales de las cenizas usando ácido nítrico concentrado al 65%. - Se preparan disoluciones con cenizas en agua destilada del 10% w/V. Para ello se disuelven 8,0 g de cenizas en agua en un vaso de precipitados de 250 mL. - Se añade una cantidad de ácido determinada para controlar el pH. Las cenizas por sí solas tienen un pH en torno a 13. Los pHs requeridos en los experimentos varían de 1 a 7. - Tras añadir el ácido con una bureta, y agitando continuamente la disolución, una vez que el pH se mantiene 20 minutos estable, se enrasa la disolución a 80 mL con agua destilada. (El pH tiende a aumentar con el tiempo). - Se deja agitando durante una hora y se comprueba que el pH sigue estable. Fig. 5:22: Acidithibacillus thiooxidans en placa petri listo para ser inoculado a cultivo líquido 51 Parte experimental - Se procede a filtrar. Para ello se utiliza una bomba de vacío, un quitasato y papeles de filtro de distinta porosidad. - El líquido filtrado se recoge en tubos Greiner de 50 mL. - Tras enrasar los tubos a 50 mL, la solución restante se recoge en otro que servirá para medir la cantidad de metales extraídos por el ácido. Las demás soluciones de 50 mL servirán para los experimentos de biolixiviación. - La torta se seca con silicatos para su posterior análisis. Los experimentos se llevan a cabo por duplicado. Los resultados son los siguientes: Tabla 5-2: Relación de disoluciones de HNO3 preparadas nºdisolución pH deseado ph real mililitros 0 0 0,5 50,0 1 1 1,0 85,0 2 1 1,0 72,5 3 2 2,0 87,5 4 2 2,0 80,0 5 3 2,8 - 6 3 3,0 82,5 7 4 3,7 87,5 8 4 4,0 4,0 9 5 4,6 70,0 10 5 5,4 73,5 11 6 6,1 82,5 12 6 6,3 67,0 13 7 6,5 65,0 14 7 7,1 80,0 Para los demás ácidos se sigue el mismo procedimiento, solo que en mayor cantidad: 23 gramos de cenizas en 230 ml de disolución. Los principales problemas encontrados están debidos al largo periodo de tiempo que pasa desde que se preparan las disoluciones hasta que éstas se utilizan, y han sido los siguientes: En las disoluciones de ácido láctico, aparecen una especie de bolas blancas. La disolución sigue siendo líquida. 52 Parte experimental Fig. 5:23: Disolución de cenizas con ácido láctico En las disoluciones de ácido fórmico y acético, sobre todo a pHs bajos, las disoluciones gelifican. Esto podría ser debido a que gracias a la gran cantidad de silicio presente en las cenizas, que ha sido extraído con los ácidos, éste pueda reaccionar más tarde formando un polímero con consistencia de gel. Se trata de solucionar proporcionando agitación durante 4 días en el agitador térmico a 30ºC y 100 r.p.m. Sin embargo, esto no surte efecto y se decide introducir las disoluciones en un baño de calor a 50ºC durante 2 horas, y agitarlas posteriormente en un agitador de tubos de ensayo. Aunque mejoran considerablemente, no llegan a recuperar el estado líquido. Fig. 5:24: Disolución de cenizas con HCOOH. Textura gel 53 Parte experimental 5.5 Biolixiviación 5.5.1 Rhodotorula mucilaginosa Para realizar los ensayos de biolixiviación con esta levadura se seleccionan disoluciones previamente preparadas de cenizas de pHs comprendidos entre 1 y 7 de los siguientes ácidos: ácido fórmico, ácido acético, ácido láctico, ácido clorhídrico y ácido nítrico. A cada una de las disoluciones se les añade un mililitro de la biomasa previamente preparada en los mismos tubos Greiner. Tras una hora en el agitador térmico, a 90 r.p.m. y una temperatura de 25º C, se centrifugan las disoluciones durante 7 minutos a 300 r.p.m. La parte líquida de la disolución se trasvasa a un nuevo tubo Greiner para su posterior análisis con ICP-OES. El pellet constituido por la biomasa se reserva para la desorción. Una pequeña parte del pellet se utiliza para comprobar si las levaduras siguen vivas o no. El control consiste en las disoluciones de cada pH sin la adición de biomasa. Los experimentos se llevan a cabo por duplicado. El proceso de desorción se lleva a cabo con 20 mL de HCl 0,1 M. La mezcla del ácido con la biomasa se agita durante una hora en un agitador térmico a 25ºC. Tras este periodo se centrifuga la disolución. El líquido sobrante se guarda para su posterior análisis con ICP-OES, mientras que la biomasa se desecha. 5.5.2 Candida lipolytica Para realizar los ensayos de biolixiviación con esta levadura se sigue el mismo método que con Rhodotorula mucolaginosa, utilizando la misma temperatura y revoluciones. También el proceso de desorción se lleva a cabo con HCl 0,1 M. 5.5.3 Aspergillus niger Para realizar los ensayos de biolixiviación con Aspergillus se siguen varios procedimientos. Por un lado se realiza el ensayo directo con cenizas. Este consiste en esterilizar previamente con calor 10 g de cenizas; posteriormente, se añade el medio de cultivo a través de un filtro con membrana, al que por último se añade la biomasa preparada. El conjunto de sustancias ocupa un total de 200 mL, por lo que la concentración de cenizas es aquí del 5% w/v en vez de del 10% como en el resto de experimentos. Esto se tendrá en cuenta más adelante a la hora de realizar los cálculos. 54 Parte experimental Además se realizan varios ensayos utilizando las disoluciones a partir de cenizas previamente preparadas. Como según la literatura el pH óptimo es de 6,5 30 , se opta por usar las de pH 7 y, para probar, las de pH 4. Por último se realiza el control, que consiste simplemente en biomasa. Cada aproximadamente 10 días se toma una muestra para analizar con ICP-OES. Los experimentos de desorción se realizan en parte con HCl 0,1 M. Sin embargo, este ácido no es lo suficientemente fuerte para producir la desorción. Los siguientes experimentos de desorción se llevan a cabo con HCl concentrado al 37%. 5.6 Ensayos de biomasa viable (Leben/Tod) Para comprobar si la biomasa utilizada sigue viva a no se realiza un ensayo de vitalidad utilizando para ello Eosina G como agente colorante. Se siguen los siguientes pasos: - Se disuelve el pellet de biomasa en 0,5 mL de agua corriente, y a continuación se centrifuga la disolución durante 2 minutos a 2000 r.p.m. - El pellet se redisuelve en 480 µL de agua corriente. Se toman 10 µL de prueba a los que se le añade otros 10 µL de Eosina G (0,5%). - Tras dejar actuar durante 5 minutos, se diluye a 500 µL y se observa al microscopio. 5.7 Toma de medidas La toma de medidas de los ensayos realizados se lleva a cabo tal y como se ha comentado anteriormente, con métodos de espectroscopía de plasma acoplado por inducción, con emisión óptica (ICP-OES) y de cromatografía iónica (IC). 5.7.1 ICP-OES Para calibrar el instrumento se dispone de disoluciones patrón multielemento en diferentes concentraciones. Para calibrar los elementos que no se encuentran en estas disoluciones, como el As, existen otras específicas para cada elemento. 30 Biosorption behavior of heavy metals in bioleaching process of MSWI fly ash by Aspergillus niger 55 Parte experimental Tabla 5-3: Reactivos empleados para disoluciones patrón Multistandard CertiPUR IV para Al, B, Ba, Cd, Co, Cr, Cu, Fe, Mg, Mn, Na, Ni, Pb, Sr y Zn 1,000 mg/L 100 mg/L Merck As Einzelstandard As 1,000 mg/L 100 mg/L Merck A la hora de preparar las disoluciones estándar se han preparado disoluciones de 0, 100 y 1000 ppb. siguiendo el siguiente procedimiento: Se parte de que: '' ** VCVC  , siendo C concentración deseada y C' la concentración inicial, y V el volumen a preparar y V' el volumen de partida de la solución concentrada. - De esta forma se opera para preparar 1 litro de una solución de 1000ppb a partir de una concentración de 1000ppm. mLV V L mg L L g 1 *10001*1000    - Con una pipeta de 1 mL se coge disolución concentrada en 1000ppm y se pipetea a un matraz aforado de 1 litro de capacidad. - A continuación se enrasa al volumen requerido con agua destilada. Para preparar la disolución de 100 ppb se opera de forma similar, partiendo también de 1 mL.: mLV V L mg L L g 1 *1001*100    Para la disolución de 0 ppb se toma una disolución de HNO3 1M. El aparato se programa para que mida las intensidades de línea de un elemento a otro (secuencial). Con frecuencia los elementos tienen varias líneas donde emiten, por lo que hay que probar en cuál de todas emiten mejor y seleccionarlas. Se dispone de un lector de muestras automático para que se pueda realizar el análisis de varias muestras de forma automática. Entre lecturas de la muestra se utiliza una purga de HNO3 1 Molar. 56 Parte experimental Fig. 5:25 ICP FH OÖ, Campus Wels. Wels, Austria 5.7.2 IC En los análisis con IC, el modelo utilizado es:Dionex ICS 1000. Para los análisis se ha usado una resina de intercambio iónico catiónica IonPac®. Las disoluciones a analizar se transfieren a viales de 5 mL de capacidad que se depositan en un autosampler para su posterior análisis. El análisis de cada muestra dura aproximadamente 15 minutos. En este proyecto se ha usado IC para comprobar la exactitud de las medidas tomadas en ICP. Tabla 5-4: Fase móvil utilizada con IC Iones Eluente Cationes 20mM methane sulfonic acid (2,6ml 100% methane sulfonic acid in 2 L) Para calibrar el instrumento se han preparado disoluciones patrón multielemento distintas concentraciones: 10 mg/L, 27,27mg/L, 50 mg/L,70 mg/L y100 mg/L. Las disoluciones patrón multielemento analizan litio, sodio, amonio, potasio, magnesio, manganeso, calcio y bario. No obstante sólo se han observado los valores del potasio y del magnesio. Fig. 5:26: IC. FH OÖ, Campus Wels. Wels, Austria 63 Resultados 64 Resultados 65 Resultados 66 Resultados 67 Resultados 68 Resultados 69 Resultados 6.2 Rectas de calibrado de IC Al realizar mediciones con IC no se calcula directamente la concentración sino que se obtiene el parámetro del área (en µS*min) que es función de la concentración. Tabla 6-1Datos de área de las disoluciones patrón según su concentración Potasio Magnesio concentración (mg/L) Área (µS*min) Área (µS*min) 10 1.8583 5.5366 27.27 5.3764 15.4469 50 9.8932 27.7697 70 13.2017 37.5682 100 18.6881 51.5594 A partir de estos valores se puede realizar la recta de calibrado. Para potasio: Para magnesio: y = 0.1859x + 0.2383 R² = 0.9988 0 2 4 6 8 10 12 14 16 18 20 020 40 60 80 100 120 Potasio Kalium Linear (Kalium) y = 0.5106x + 1.3019 R² = 0.998 0 10 20 30 40 50 60 050 100 150 Magnesio Magnesium Linear (Magnesium) 70 Resultados Donde y es igual al área de la medida y x es igual a la concentración expresada en miligramos por litro. Fig. 6:1: IC FH oÖ. Campus Wels. Wels, Austria Las medidas obtenidas con IC no se emplean ya que resultan todas ellas con una variación menor al 1% respecto de los valores obtenidos con ICP-OES 71 Resultados 6.3 Digestión ácida Se calcula cuál es la concentración final de cada elemento que queda en las cenizas tratadas, ya que ésta concentración es la que tiene que cumplir los parámetros marcados por la legislación. Para explicar el procedimiento sirva de ejemplo el cálculo de la concentración final de Cadmio. El resto de elementos se calculan siguiendo el mismo proceso. Se toman los datos de concentraciones totales presentes en la muestra (tabla 3.7). Cd  41,53 µg/g. Al tomarse 23 g de muestra para el experimento, la cantidad total de Cadmio utilizada es de: 41,53 µg/g *23 g= 955,19 µg. Tras la digestión ácida, la concentración de Cadmio en la muestra disminuye. Su valor es medido con ICP. Para Cd y pH 4, utilizando ácido fórmico el nuevo valor 2,691 mg/L; a pH 5 es de 2,045 mg/L. Teniéndose en cuenta que la muestra se ha diluido previamente a 0,23 L, el contenido total de Cadmio tras la digestión es de: 2,691 mg/L *0,23 L=0,619 mg para pH 4 y 2,045 mg/L *0,23 L=0,470 mg. El contenido final de Cadmio en las cenizas será el inicial menos la parte que se diluye en el ácido. Para pH 4, el contenido final es de 0,955 mg – 0, 619 mg= 0,336 mg. Para pH 5 es de 0,995 mg – 0,470mg=0,485 mg. La concentración final de Cadmio en las cenizas será el resultado de calcular el contenido total de metal entre el número de gramos tratados, en este caso 23. Para pH 4, la concentración final de Cadmio en las cenizas tratadas es: 0,336mg/23g=14µg/g. Para pH 5 es: 0,485/23 21,07µg/L. Tabla 6-2: Ejemplo de tabla de valores para los experimentos de digestión ácida pH Digestión ácida (mg/L) Conc. Total (mg/Kg) Contenido total disolución (µg) En las cenizas (µg) Conc. Final en cenizas (µg/g) 4 2,69 41,53 955,19 336,21 14,62 5 2,05 41,53 955,19 484,65 21,07 72 Resultados 6.4 Cadmio Fig. 6:3: Concentración de Cadmio extraída de la disolución de cenizas durante la digestión ácida por los ácidos empleados. Fig. 6:4: Concentración final en peso de Cadmio en las cenizas empleadas dependiendo del ácido utilizado. Fig. 6:5: Comparación de la concentración obtenida tras la digestión ácida (eje derecho) con la suma de las obtenidas tras la biolixiviación y posterior desorción (eje izquierdo). Representados las concentraciones obtenidas en el estudio de Cadmio, usando como ácido el fórmico, y como microorganismo Rhodotorula mucilaginosa. Fig. 6:6: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cadmio siendo tratadas con ácido fórmico y Candida lipolytica. Fig. 6:7: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cadmio siendo tratadas con ácido acético y Rhodotorula mucilaginosa. Fig. 6:8: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cadmio siendo tratadas con ácido acético y Candida lipolytica. 0 1 2 3 4 5 6 0 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cd, digestión ácida Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 0 10 20 30 40 50 01234567 concentración (µg/g) pH Cd, concentración final en la torta Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HCl 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cd, Ác. Fórmico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 3.5 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cd, Ác. Fórmico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cd, Ác. Acético, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 0.0 0.5 1.0 1.5 2.0 2.5 3.0 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cd, Ác. Acético, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 79 Resultados Fig. 6:33: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Níquel siendo tratadas con ácido láctico y Rhodotorula rubra Fig. 6:34: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Níquel siendo tratadas con ácido láctico y Candida lipolytica. Fig. 6:35: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Níquel siendo tratadas con ácido nítrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:36: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Níquel siendo tratadas con ácido clorhídrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:37: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Níquel siendo tratadas con ácido clorhídrico y Candida lipolytica. 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 0 200 400 600 800 1000 1200 1400 1600 1800 4 5 6 7 concentración (µg/L) pH Ni, Ác. Láctico, Rhodotorula rhodotorula (µg/L) digestión ácida (µg/L) 0 500 1000 1500 2000 2500 0 500 1000 1500 2000 2500 4 5 6 7 concentración (µg/L) pH Ni, Ác. Láctico, Candida candida (µg/L) Candida. Desorción (µg/L) digestión ácida (µg/L) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 3 4 5 6 7 concentración (µg/L) pH Ni, Ác. Nítrico, Rhodotorula rhodotorula (µg/L) Rhod. Desorción (µg/L) digestión ácida (µg/L) 0 500 1000 1500 2000 2500 0 500 1000 1500 2000 2500 1 2 3 4 5 6 7 concentración (µg/L) pH Ni, Ác. Clorhídrico, Rhodotorula rhodotorula (µg/L) Rhod. Desorción (µg/L) digestión ácida (µg/L) 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 1 2 3 4 5 6 7 concentración (µg/L) pH Ni, Ác. Clorhídrico, Candida candida (µg/L) Candida. Desorción (µg/L) digestión ácida (µg/L) 80 Resultados Fig. 6:38: Concentraciones de Níquel a lo largo del tiempo tratadas con Aspergillus niger para las distintas soluciones empleadas. El control lo constituye biomasa en su medio de cultivo. La disolución de cenizas contiene la misma concentración de las mismas que el resto de ensayos solo que no se ha sometido al proceso de digestión ácida. - Los valores más altos de digestión ácida se producen con ácido nítrico a pHs bajos; sin embargo, a pHs a partir de 4 el resto de ácidos presentan unos niveles iguales o superiores de concentración. - Con ácido fórmico y las dos levaduras se produce una disminución en la concentración para pH 5, pero es muy pequeña. - Con ácido láctico, para pHs 5 y 6, con Rhodotorula es como mejor funciona la biolixiviación. - Para el ácido clorhídrico, a pHs 1 y 2, los valores de la concentración de la digestión ácida son negativos. - Con Aspergillus niger, la mayor solubilización se produce en la disolución de pH 4. A esta, al igual que las demás, tras una disminución notable de la concentración, vuelve a aumentar pasados los 15 días de experimento. 0,0 0,2 0,4 0,6 0,8 1,0 1,2 1,4 1,6 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 concentración (mg/L) tiempo (días) Ni, Aspergillus niger Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 81 Resultados 6.7 Manganeso Fig. 6:39: Concentración de Manganeso extraída de la disolución de cenizas durante la digestión ácida por los ácidos empleados. Fig. 6:40: Concentración final en peso de Manganeso en las cenizas empleadas dependiendo del ácido utilizado Fig. 6:41: Comparación de la concentración obtenida tras la digestión ácida (eje derecho) con la suma de las obtenidas tras la biolixiviación y posterior desorción (eje izquierdo). Representados las concentraciones obtenidas en el estudio de Manganeso, usando como ácido el fórmico, y como microorganismo Rhodotorula mucilaginosa. Fig. 6:42: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Manganeso siendo tratadas con ácido fórmico y Candida lipolytica. Fig. 6:43: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Manganeso siendo tratadas con ácido acético y Rhodotorula rubra Fig. 6:44: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Manganeso siendo tratadas con ácido acético y Candida lipolytica. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, digestión ácida Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 57 58 59 60 61 62 63 64 65 66 01234567 concentración (mg/g) pH Mn, concentración final en la torta Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Fórmico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 0 100 200 300 400 500 600 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Fórmico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Acético, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Acético, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 82 Resultados Fig. 6:45: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Manganeso siendo tratadas con ácido láctico y Rhodotorula rubra Fig. 6:46: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Manganeso siendo tratadas con ácido láctico y Candida lipolytica. Fig. 6:47: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Manganeso siendo tratadas con ácido nítrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:48: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Manganeso siendo tratadas con ácido clorhídrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:49: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Manganeso siendo tratadas con ácido clorhídrico y Candida lipolytica. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 100 200 300 400 500 600 700 800 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Láctico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 200 400 600 800 1000 1200 0 200 400 600 800 1000 1200 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Láctico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Nítrico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Clorhídrico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 0 100 200 300 400 500 600 700 800 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Mn, Ác. Clorhídrico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 83 Resultados Fig. 6:50: Concentraciones de Manganeso a lo largo del tiempo tratadas con Aspergillus niger para las distintas soluciones empleadas. El control lo constituye biomasa en su medio de cultivo. La disolución de cenizas contiene la misma concentración de las mismas que el resto de ensayos solo que no se ha sometido al proceso de digestión ácida. - Los valores más altos de digestión ácida se producen para HCl, y son muy parecidos a los de HNO3. Sin embargo, a pHs más altos, a partir de 3, el ácido láctico presenta mayores concentraciones de disolución. - Con ácido fórmico no se produce adsorción por parte de ninguna de las dos levaduras al igual que con los ácidos clorhídrico y nítrico - Con ácido acético, se produce para las dos a pH 5, siendo con candida muy mayor. - Con ácido láctico a pH 5, se produce adsorción con Rhodotorula. Además los niveles de disolución son mayores que para el resto. - Para el Aspergillus niger, la que más disuelve los metales es la disolución de pH 4. Con esta y Aspergillus se observa una disminución en la concentración durante los primeros días de aproximadamente el 50%. La parte que se solubiliza de Manganeso de la disolución de cenizas, disminuye prácticamente el 100%. 0 50 100 150 200 250 300 350 400 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 concentración (mg/L) tiempo (días) Mn, Aspergillus niger Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 84 Resultados 6.8 Cobalto Fig. 6:51: Concentración de Cobalto extraída de la disolución de cenizas durante la digestión ácida por los ácidos empleados. Fig. 6:52: Concentración final en peso de Cobalto en las cenizas empleadas dependiendo del ácido utilizado Fig. 6:53: Comparación de la concentración obtenida tras la digestión ácida (eje derecho) con la suma de las obtenidas tras la biolixiviación y posterior desorción (eje izquierdo). Representados las concentraciones obtenidas en el estudio de, usando como ácido el fórmico, y como microorganismo Rhodotorula mucilaginosa. Fig. 6:54: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobalto siendo tratadas con ácido fórmico y Candida lipolytica. Fig. 6:55: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobalto siendo tratadas con ácido láctico y Rhodotorula rubra Fig. 6:56: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobalto siendo tratadas con ácido láctico y Candida lipolytica. 0 100 200 300 400 500 600 700 0 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Co, digestión ácida Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 0 5 10 15 20 25 30 01234567 concentración (µg/g) pH Co, concentración final en la torta HCOOH Ác. acético HNO3 HCl 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Co, Ác. Fórmico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 1 2 3 4 5 6 7 0 1 2 3 4 5 6 7 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Co, Ác. Fórmico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Co, Ác. Láctico. Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Co, Ác. Láctico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 85 Resultados Fig. 6:57: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobalto siendo tratadas con ácido clorhídrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:58: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobalto siendo tratadas con ácido clorhídrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:59: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobalto siendo tratadas con ácido clorhídrico y Rhodotorula rubra 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 0 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Co, Ác. Nítrico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Co, Ác. Clorhídrico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 100 200 300 400 500 600 700 0 100 200 300 400 500 600 700 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Co, Ác. Clorhídrico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 86 Resultados Fig. 6:60: Concentraciones de Cobalto a lo largo del tiempo tratadas con Aspergillus niger para las distintas soluciones empleadas. El control lo constituye biomasa en su medio de cultivo. La disolución de cenizas contiene la misma concentración de las mismas que el resto de ensayos solo que no se ha sometido al proceso de digestión ácida. - Los valores más altos de digestión ácida se producen para HCl. Sin embargo, a pHs más altos, a partir de 3, el ácido láctico presenta mayores concentraciones de disolución. - Con ácido fórmico se produce una reducción considerable en la concentración de Cobalto para pH 4 con las dos levaduras. - Con el resto de ácidos, las disoluciones no presentan ninguna disminución apreciable. Llama la atención cómo a pHs muy bajos se disuelve mucha mayor cantidad que a partir de pH 3. - Para el Aspergillus niger, la disolución que más se solubiliza y cuya concentración disminuye con el tiempo en un porcentaje bastante alto, es la disolución que contiene tan solo cenizas. 0 5 10 15 20 25 30 35 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 concentración (mg/L) tiempo (días) Co, Aspergillus niger Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 87 Resultados 6.9 Cobre Fig. 6:61: Concentración de Cobre extraída de la disolución de cenizas durante la digestión ácida por los ácidos empleados. Fig. 6:62: Concentración final en peso de Cobre en las cenizas empleadas dependiendo del ácido utilizado Fig. 6:63: Comparación de la concentración obtenida tras la digestión ácida (eje derecho) con la suma de las obtenidas tras la biolixiviación y posterior desorción (eje izquierdo). Representados las concentraciones obtenidas en el estudio de, usando como ácido el fórmico, y como microorganismo Rhodotorula mucilaginosa. Fig. 6:64: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobre siendo tratadas con ácido fórmico y Candida lipolytica. Fig. 6:65: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobre siendo tratadas con ácido acético y Rhodotorula rubra Fig. 6:66: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobre siendo tratadas con ácido acético y Candida lipolytica. 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, digestión ácida Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 0 20 40 60 80 100 120 140 160 01234567 concentración (µg/g) pH Cu, concentración final en la torta HCOOH Ác. acético Ác. láctico HNO3 HCl 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Fórmico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 0 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Fórmico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Acético, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 4,0 4,5 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Acético, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 88 Resultados Fig. 6:67: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobre siendo tratadas con ácido láctico y Rhodotorula rubra Fig. 6:68: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobre siendo tratadas con ácido láctico y Candida lipolytica. Fig. 6:69: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobre siendo tratadas con ácido nítrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:70: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobre siendo tratadas con ácido clorhídrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:71: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Cobre siendo tratadas con ácido clorhídrico y Candida lipolytica. 0 1 2 3 4 5 6 7 8 0 1 2 3 4 5 6 7 8 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Láctico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Láctico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 2 4 6 8 10 12 14 16 0 2 4 6 8 10 12 14 16 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Nítrico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Clorhídrico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 2 4 6 8 10 12 0 2 4 6 8 10 12 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Cu, Ác. Clorhídrico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 95 Resultados Fig. 6:96: Concentraciones de Plomo a lo largo del tiempo tratadas con Aspergillus niger para las distintas soluciones empleadas. El control lo constituye biomasa en su medio de cultivo. La disolución de cenizas contiene la misma concentración de las mismas que el resto de ensayos solo que no se ha sometido al proceso de digestión ácida. - Los valores más altos de digestión ácida se producen para HCl y HNO3. Sin embargo, a pHs más altos, a partir de 3, el ácido láctico presenta mayores concentraciones de disolución. - Se observa que la desorción no funciona con ninguna levadura de forma notable. No obstante, se ve una ligera disminución de la concentración especialmente en el ácido fórmico. A pHs 4 y 5, sí que se aprecia una reducción general de la concentración de plomo. - En cuanto al Aspergillus niger, se observa una disminución de la concentración durante los primeros días. 0 100 200 300 400 500 600 700 800 900 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 concentración (µg/L) tiempo (días) Pb, Aspergillus niger Control HCOOH pH 4 HCOOH pH 7 dis. Cenizas 96 Resultados 6.12 Zinc Fig. 6:97: Concentración de Zinc extraída de la disolución de cenizas durante la digestión ácida por los ácidos empleados. Fig. 6:98: Concentración final en peso de Zinc en las cenizas empleadas dependiendo del ácido utilizado Fig. 6:99: Comparación de la concentración obtenida tras la digestión ácida (eje derecho) con la suma de las obtenidas tras la biolixiviación y posterior desorción (eje izquierdo). Representados las concentraciones obtenidas en el estudio de, usando como ácido el fórmico, y como microorganismo Rhodotorula mucilaginosa. Fig. 6:100: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Zinc siendo tratadas con ácido fórmico y Candida lipolytica. Fig. 6:101: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Zinc siendo tratadas con ácido acético y Rhodotorula rubra Fig. 6:102: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Zinc siendo tratadas con ácido acético y Candida lipolytica. 0 50 100 150 200 0 1 2 3 4 5 6 7 concentración (mg/L) pH Zn, digestión ácida Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 01234567 concentración (mg/g) pH Zn, concentración final en la torta Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 100 120 140 4 5 6 7 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Fórmico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 50 100 150 200 250 0 50 100 150 200 250 4 5 6 7 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Fórmico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 5 6 7 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Acético, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 10 20 30 40 50 60 70 80 0 10 20 30 40 50 60 70 80 5 6 7 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Acético, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 97 Resultados Fig. 6:103: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Zinc siendo tratadas con ácido láctico y Rhodotorula rubra Fig. 6:104: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Zinc siendo tratadas con ácido láctico y Candida lipolytica. Fig. 6:105: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Zinc siendo tratadas con ácido nítrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:106: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Zinc siendo tratadas con ácido clorhídrico y Rhodotorula rubra Fig. 6:107: Idem que el anterior. Representa las concentraciones de Zinc siendo tratadas con ácido clorhídrico y Candida lipolytica. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 20 40 60 80 100 120 140 34567 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Láctico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 0 20 40 60 80 100 120 140 160 34567 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Láctico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 50 100 150 200 0 50 100 150 200 1 2 3 4 5 6 7 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Nítrico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1 2 3 4 5 6 7 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Clorhídrico, Rhodotorula rhodotorula (mg/L) Rhod. Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 1 2 3 4 5 6 7 Concentración (mg/L) pH Zn, Ác. Clorhídrico, Candida candida (mg/L) Candida Desorción (mg/L) digestión ácida (mg/L) 98 Resultados Fig. 6:108: Concentraciones de Zinc a lo largo del tiempo tratadas con Aspergillus niger para las distintas soluciones empleadas. El control lo constituye biomasa en su medio de cultivo. La disolución de cenizas contiene la misma concentración de las mismas que el resto de ensayos solo que no se ha sometido al proceso de digestión ácida. - Los valores más altos de digestión ácida se producen para el ácido nítrico seguido del clorhídrico a pHs muy bajos. Sin embargo, para pHs más altos, los niveles se equiparan con el resto de ácidos. - Con ácido fórmico se produce adsorción por parte de Rhodotorula rubra a pHs 4, 5 y 6. - Con ácido acético, se produce para las dos a pH 5, ambas en porcentajes parecidos, pero muy inferiores al del fórmico. - Con ácido láctico a pH 5, se produce adsorción con ambas levaduras. Con este ácido se produce mayor disolución de hierro; sin embargo, el porcentaje de adsorción es menor que con ácido fórmico. - Para el Aspergillus niger, la que más disuelve los metales es la disolución de pH 4. Con esta y Aspergillus se observa una disminución en la concentración durante los primeros días de más del 50%. La parte que se solubiliza de Hierro de la disolución de cenizas es mucho menor, pero disminuye prácticamente el 100%. 0 20 40 60 80 100 120 140 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 concentración (mg/L) tiempo (días) Zn, aspergillus niger Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 99 Resultados 6.13 Potasio Fig. 6:109: Concentración de Potasio extraída de la disolución de cenizas durante la digestión ácida por los ácidos empleados. Fig. 6:110: Concentración final en peso de Potasio en las cenizas empleadas dependiendo del ácido utilizado Fig. 6:111: Concentraciones de Potasio a lo largo del tiempo tratadas con Aspergillus niger para las distintas soluciones empleadas. El control lo constituye biomasa en su medio de cultivo. La disolución de cenizas contiene la misma concentración de las mismas que el resto de ensayos solo que no se ha sometido al proceso de digestión ácida. - El potasio, al ser un nutriente para las plantas, conviene que no se solubilice ni disminuya su concentración tras la digestión ácida. Esto, sin embargo, no es posible. Como con los demás metales, se solubiliza en mayor medida a pHs bajos de ácido inorgánicos. A pHs más elevados, presentan todos los ácidos valores parecidos, si bien en ácido láctico se reduce la cantidad disuelta. - La concentración final de potasio presente en las cenizas está falseada ya que, las cenizas utilizadas para los experimentos contienen menos potasio que el declarado por la fábrica de Puchenau. 0,0 0,5 1,0 1,5 2,0 2,5 3,0 3,5 01234567 concentración (g/L) pH K, digestión ácida Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 7,19 7,19 7,20 7,20 7,21 7,21 7,22 01234567 concentración (g/g) pH K, concentración final torta Ác. Fórmico Ác. Acético Ác. Láctico HNO3 HCl 0 500 1000 1500 2000 2500 3000 0 5 10 15 20 25 30 35 40 45 concentración (mg/L) tiempo (días) K, Aspergillus niger Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 100 Conclusiones 7 Conclusiones El presente PFC no permite concluir la validez de microorganismos como agentes biolixiviantes de alta eficacia, si bien sí que se observa algunos resultados positivos, sobre todo para el Aspergillus niger. El modo de operación que se debe seguir para alcanzar los objetivos, así como otras conclusiones importantes del proyecto se detallan a continuación: 7.1 Composición de las cenizas - Hay que verificar la composición de las cenizas procedentes de Puchenau. Por una parte, se deberían tomar datos de distintos días para comprobar la homogeneidad de concentraciones a lo largo del tiempo. Por otro, hay que buscar otro método más adecuado para medir cationes en tan altas concentraciones, como por ejemplo la cromatografía iónica, ya que como se observa, hay datos inverosímiles (Potasio y Calcio con concentraciones muy superiores al gramo de metal por gramo de muestra). Este es el motivo por el que no se han realizado gráficas de Magnesio ni de Potasio, porque no se conoce el valor real de los minerales en la muestra. - No hay datos explícitos de Arsénico, ya que aunque se ha analizado en todas las muestras, las concentraciones resultan siempre negativas. Se concluye que no hay Arsénico en la muestra, o lo hay, pero a concentraciones tan bajas que se escapan a los límites de detección de ICP-OES, y que están por debajo de los límites legales, por lo que no supone un problema. - Ocurre lo mismo con el mercurio. 7.2 Digestión ácida - Los ácidos con los que se obtienen mayores valores de digestión ácida son con los ácidos inorgánicos, sobre todo con nítrico. No obstante, los pHs a los que se obtienen estos valores son muy bajos, lo que supone un importante gasto de reactivo. - A pHs superiores (a partir de pH 3), el ácido láctico presenta valores de solubilización prácticamente en todos los experimentos superiores a los de los demás ácidos orgánicos, e iguales si no superiores a los de los ácidos inorgánicos. - Si tras comparar los requisitos legales, las concentraciones de los metales en las cenizas con pHs a partir de 3 son suficientemente bajas, se elegirá como ácido de trabajo el ácido láctico, si no, el ácido nítrico. 101 Conclusiones 7.3 Biolixiviación - El poder biolixiviante de las cepas empleadas en este PFC es escaso o nulo. Esto puede ser debido a que, o bien los microorganismos no se encuentran en las condiciones adecuadas, o bien pasa demasiado tiempo entre los experimentos de biolixiviación y la toma de medidas con ICP, debido a problemas técnicos con el mismo. - Las levaduras empleadas no pueden trabajar a pHs tan bajos, por lo que no se puede producir ningún tipo de absorción. - A pH 4 o 5 las levaduras operan algo mejor; sin embargo, a este rango de pHs relativamente altos, no se disuelve gran cantidad de metales. - Habría primero que acidificar la disolución para que los metales presentes en las cenizas se disolviesen y posteriormente basificar el filtrado antes de añadir la biomasa. Este proceso conlleva el gasto de mucho reactivo. - El problema de tener que basificar la solución para que la biomasa actúe mejor se solucionaría utilizando microorganismos acidofílicos, como el Acidithiobacillus thiooxidans. - De las levaduras utilizadas, aunque su poder biolixiviante sea mucho menor del esperado, funciona mejor Rhodotorula rubra, ya que no solo se obtiene con este microorganismo porcentajes de adsorción un poco mayores que con Candida lipolytica, sino que además funciona para más metales y su cultivo es más sencillo. - La biolixivación con Aspergillus niger sí que se produce bien durante los primeros días. No obstante, hay que ver si los valores de disolución de metales que se alcanzan, y que luego disminuyen en gran medida gracias al Aspergillus, son suficientes para alcanzar la concentración requerida legalmente. Si no se alcanzan con la dilución simplemente de cenizas (sin aplicar ningún ácido), se podría pensar en aplicar el proceso con un ácido. Aquí se ha estudiado con ácido acético, y los resultados de disolución han sido notablemente mejores. Sin embargo, sería conveniente probar, por ejemplo, con ácido láctico, ya que normalmente solubiliza mejor los compuestos. 7.4 Pelletación - El resultado de los experimentos de pelletar es positivo. Sin embargo, antes de llevar a cabo el proceso de forma real, los pellets tienen que cumplir una serie de normas (DIN alemanas en el caso que procede). Los parámetros requeridos aquí no se han tenido en cuenta ya que lo que aquí ocupa se trata de una primera aproximación. 102 Conclusiones - Cuando se aplique primero el proceso de limpieza de las cenizas, hay que recalcular el porcentaje de agua a añadir, ya que las cenizas previamente tratadas ya estarán húmedas. - Como el objetivo último es que las cenizas tengan una concentración de metales pesados perfectamente conocida, resultará más seguro medir directamente las cenizas tratadas tras la digestión ácida, que las disoluciones, ya que se trata de una medición directa en vez de indirecta. Teniendo en cuenta, por supuesto, el porcentaje de agua que tendrán. - Para que el proceso se pueda aplicar, hay que ver los límites legales de concentraciones de metales pesados y compararlos con los de las concentraciones finales en la torta. Como se quieren mezclar después del lavado las cenizas volantes con cenizas de otras partes, y estas, aunque en menor medida, también tienen metales pesados, hay que determinar previamente el porcentaje de cenizas de ambas clases que se empleará. Seguidamente, se calculará el contenido total de metales pesados que contienen las cenizas no volantes, y una vez sabido esto, calcular la concentración máxima permitida de metales pesados para el porcentaje de cenizas volantes. Dejando un amplio margen de tolerancia, se observará cuál es el pH máximo de trabajo para el lavado de las cenizas. 103 Bibliografía 8 Bibliografía 1. www3.uva.es/cc_agrof/eq23Metalpes.doc. (27/01/2011) 2. J. Boixadera y M. R. Teira (eds). 2001. “Aplicación agrícola de residuos orgánicos”. Universidad de Lérida 3. Ayhan Demirbas. Potential applications of renewable energy sources, biomass combustion problems in boiler power systems and combustion related environmental issues. 4. Peter Mizsey, Laslo Racz. Cleaner production alternatives:Biomass utilisation options. 5. M. Fatih Demirbas , Mustafa Balat, Havva Balat. Potential contribution of biomass to the sustainable energy development. 6. S.V. Loo and J. Koppejan, Handbook of Biomass Combustion and Co-firing, Twente University Press, The Netherlands (2003). 7. Kalac P, Svoboda L, Havliekova B. Contents of detrimental metals mercury, cadmium and lead in wild growing edible mushrooms: a review. Energy Edu Sci Technol 2004;13:31–8. 8. Kalac P, Svoboda L, Havliekova B. Contents of detrimental metals mercury, cadmium and lead in wild growing edible mushrooms: a review. Energy Edu Sci Technol 2004;13:31–8. 9. Liukkonen-Lilja H, Kuusi T, Laaksovirta K, Lodenius M, Piepponen S. The effect of lead processing works on the lead, cadmium and mercury contents of fungi. Z Lebens Unters Forsch 1983;A177:257–60. 10. H.-P.Bipp, P.Wunsch, K. Fischer, D. Bieniek and A. Kettrup. Heavy metal leaching of fly ash from waste incineration with gluconic acid and a molasses Hydrolysate. 11. bvk-online.com/bvk_smartm/html/f/4/index.html, 11.04.2011 12. Lutze, D.; Von Berg, W,: Handbuch Flugasche im Beton, Verlag Bau + Technik, 2008 13. Colonbo U. Development and the global environment. In: Hollander JM, editor. The energy–environment connection. Washington: Island Press; 1992. p. 3–14. 14. Apuntes de la asignatura de ingeniería química 15. Ruokojarvi P, Aatamila M, Ruuskanen J. Toxic chlorinated and polyaromatic hydrocarbons in simulated house fires. Chemosphere 2000;41:825–8. 16. Apuntes de la asignatura de ingeniería química. Ciclones. Universidad de La Plata (Argentina) 17. Die Bestandsaufnahme der Abfallwirtschaft in Österreich- Statusbericht 2009, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien 2009 104 Bibliografía 18. Christian Tscütscher. Possibilities of using different types of fly ashes in cement production 19. Bundes-Abfallwirtschaftplan 2006, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien 2006 20. Die Bestandsaufnahme der Abfallwirtschaft in Österreich- Statusbericht 2009, Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt und Wasserwirtschaft, Wien 2009 21. Kompostverordnung BGBL. II Nr. 292/2001 22. Removal of Cadmium and Lead from dilute aqueous solutions by Rhodotorula rubra. E. Salinas, M. Elorzade Orellano, I. Rezza, L.Martinez, E. Marchesvky, M. Sanz de Tosetti 23. Biological leaching of heavy metals from a contaminated soil by Aspergillus niger. Wan-Xia Ren, Pei-Jun Li, Yong Geng, Xiao-Jun Li 24. Brock. Bioogía de los Microorganismos (décima edición). Michael T. Madigan, John M. Martinko, Jack Parker Pearson Prentice Hall, 2001 25. Industrial Exploitation of Microorganisms. D. K. Maheshwari I.K. International Publishing House Pvt. Ltd. 2010 26. Microbiología (séptima edición) de Prescott, Harley y Klein Willey Sherwood Woolverton. Mc Graw Hill, 2009 27. Apuntes química analítica. Universidad de Zaragoza. Angélica Fernández Castel 28. Apuntes de laboratorio de microbiología. Universidad de Navarra 29. Biosorption behavior of heavy metals in bioleaching process of MSWI fly ash by Aspergillus niger VII Anexos Ac. Nítrico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 1 3565,72 177,72 3,57 61,01 1403,23 583,11 0,58 0,03 25,35 2 1869,62 37,02 1,87 61,01 1403,23 973,22 0,97 0,04 42,31 3 46,84 15,25 0,05 61,01 1403,23 1392,46 1,39 0,06 60,54 4 350,65 57,77 0,35 61,01 1403,23 1322,58 1,32 0,06 57,50 5 341,61 51,37 0,34 61,01 1403,23 1324,66 1,32 0,06 57,59 6 52,15 9,20 0,05 61,01 1403,23 1391,24 1,39 0,06 60,49 7 333,99 30,48 0,33 61,01 1403,23 1326,41 1,33 0,06 57,67 Ác. Clorhídrico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 1 3294,24 6,46 3,29 61,01 1403,23 645,55 0,65 0,03 28,07 2 2523,96 17,48 2,52 61,01 1403,23 822,72 0,82 0,04 35,77 3 1660,38 0,17 1,66 61,01 1403,23 1021,34 1,02 0,04 44,41 4 814,77 46,90 0,81 61,01 1403,23 1215,83 1,22 0,05 52,86 5 101,13 6,40 0,10 61,01 1403,23 1379,97 1,38 0,06 60,00 6 257,59 2,94 0,26 61,01 1403,23 1343,99 1,34 0,06 58,43 7 181,54 8,92 0,18 61,01 1403,23 1361,48 1,36 0,06 59,19 VIII Anexos Cu Ác. Fórmico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 4 7973,56 242,89 7,97 152,27 3502,21 1668,29 1,67 0,07 72,53 5 2316,56 240,98 2,32 152,27 3502,21 2969,40 2,97 0,13 129,10 6 58,39 2,22 0,06 152,27 3502,21 3488,78 3,49 0,15 151,69 7 24,59 1,58 0,02 152,27 3502,21 3496,56 3,50 0,15 152,02 Ác. Acético pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 5 4256,76 46,71 4,26 152,27 3502,21 2523,16 2,52 0,11 109,70 6 136,15 13,28 0,14 152,27 3502,21 3470,90 3,47 0,15 150,91 7 4,56 4,61 0,00 152,27 3502,21 3501,16 3,50 0,15 152,22 Ác. Láctico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 3 6966,57 195,66 6,97 152,27 3502,21 1899,90 1,90 0,08 82,60 4 5111,38 5,11 152,27 3502,21 2326,59 2,33 0,10 101,16 5 5728,20 49,80 5,73 152,27 3502,21 2184,72 2,18 0,09 94,99 6 2597,94 47,39 2,60 152,27 3502,21 2904,68 2,90 0,13 126,29 7 1424,46 1,42 152,27 3502,21 3174,58 3,17 0,14 138,03 IX Anexos Ác. Nítrico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 1 14244,52 14,24 152,27 3502,21 225,97 0,23 0,01 9,82 2 8157,90 901,85 8,16 152,27 3502,21 1625,89 1,63 0,07 70,69 3 5372,81 5,37 152,27 3502,21 2266,46 2,27 0,10 98,54 4 2342,31 206,24 2,34 152,27 3502,21 2963,48 2,96 0,13 128,85 5 163,25 0,16 152,27 3502,21 3464,66 3,46 0,15 150,64 6 78,61 6,13 0,08 152,27 3502,21 3484,13 3,48 0,15 151,48 7 147,72 16,14 0,15 152,27 3502,21 3468,23 3,47 0,15 150,79 Ác. Clorhídrico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 1 11432,87 894,71 11,43 152,27 3502,21 872,65 0,87 0,04 37,94 2 8972,63 802,27 8,97 152,27 3502,21 1438,51 1,44 0,06 62,54 3 6463,49 608,58 6,46 152,27 3502,21 2015,61 2,02 0,09 87,64 4 3804,41 340,55 3,80 152,27 3502,21 2627,20 2,63 0,11 114,23 5 135,23 15,62 0,14 152,27 3502,21 3471,11 3,47 0,15 150,92 6 53,68 9,47 0,05 152,27 3502,21 3489,86 3,49 0,15 151,73 7 37,01 9,29 0,04 152,27 3502,21 3493,70 3,49 0,15 151,90 X Anexos Fe Ác. Fórmico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 4 6531,85 911,03 6,53 16863,15 387852,45 386350,12 386,35 16,80 16797,83 5 43,38 2,35 0,04 16863,15 387852,45 387842,47 387,84 16,86 16862,72 6 68,54 0,52 0,07 16863,15 387852,45 387836,69 387,84 16,86 16862,46 7 17,32 0,02 16863,15 387852,45 387848,47 387,85 16,86 16862,98 Ác. Acético pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 5 76,02 4,18 0,08 16863,15 387852,45 387834,96 387,83 16,86 16862,39 6 28,15 0,85 0,03 16863,15 387852,45 387845,98 387,85 16,86 16862,87 7 379,96 0,38 16863,15 387852,45 387765,06 387,77 16,86 16859,35 Ác. Láctico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 3 507325,39 10170,04 507,33 16863,15 387852,45 271167,61 271,17 11,79 11789,90 4 172452,59 172,45 16863,15 387852,45 348188,35 348,19 15,14 15138,62 5 150349,77 10920,26 150,35 16863,15 387852,45 353272,00 353,27 15,36 15359,65 6 14350,02 297,44 14,35 16863,15 387852,45 384551,95 384,55 16,72 16719,65 7 10594,89 10,59 16863,15 387852,45 385415,63 385,42 16,76 16757,20 XI Anexos Ác. Nítrico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 1 457395,45 47599,03 457,40 16863,15 387852,45 282651,50 282,65 12,29 12289,20 2 75678,44 2138,58 75,68 16863,15 387852,45 370446,41 370,45 16,11 16106,37 3 544,51 64,39 0,54 16863,15 387852,45 387727,21 387,73 16,86 16857,70 4 73,53 4,28 0,07 16863,15 387852,45 387835,54 387,84 16,86 16862,41 5 26,00 0,88 0,03 16863,15 387852,45 387846,47 387,85 16,86 16862,89 6 19,42 0,45 0,02 16863,15 387852,45 387847,98 387,85 16,86 16862,96 7 43,16 3,04 0,04 16863,15 387852,45 387842,52 387,84 16,86 16862,72 Ác. Clorhídrico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 1 584881,73 11357,36 584,88 16863,15 387852,45 253329,65 253,33 11,01 11014,33 2 93558,52 8778,37 93,56 16863,15 387852,45 366333,99 366,33 15,93 15927,56 3 4731,82 101,47 4,73 16863,15 387852,45 386764,13 386,76 16,82 16815,83 4 337,33 11,48 0,34 16863,15 387852,45 387774,86 387,77 16,86 16859,78 5 30,51 2,19 0,03 16863,15 387852,45 387845,43 387,85 16,86 16862,84 6 125,19 4,58 0,13 16863,15 387852,45 387823,66 387,82 16,86 16861,90 7 -3,77 0,30 -0,00 16863,15 387852,45 387853,32 387,85 16,86 16863,19 XII Anexos K Ác. Fórmico pH media (mg) media (g) Des. Estándar Des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 4 1971,88 1,97 24419,77 0,02 7221815,56 166101,76 165648,22 165,65 7,20 7202,10 5 1636,18 1,64 10754,12 0,01 7221815,56 166101,76 165725,44 165,73 7,21 7205,45 6 1694,00 1,69 8518,02 0,01 7221815,56 166101,76 165712,14 165,71 7,20 7204,88 7 1463,73 1,46 1689,49 0,00 7221815,56 166101,76 165765,10 165,77 7,21 7207,18 Ác. Acético pH media (mg) media (g) Des. Estándar Des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 5 1518,06 1,52 136,67 0,00 7221815,56 166101,76 165752,60 165,75 7,21 7206,63 6 1488,57 1,49 2617,80 0,00 7221815,56 166101,76 165759,39 165,76 7,21 7206,93 7 1403,77 1,40 1013,64 0,00 7221815,56 166101,76 165778,89 165,78 7,21 7207,78 Ác. Láctico pH media (mg) media (g) Des. Estándar Des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 3 1579,31 1,58 35658,28 0,04 7221815,56 166101,76 165738,52 165,74 7,21 7206,02 4 1376,78 1,38 7221815,56 166101,76 165785,10 165,79 7,21 7208,05 5 1581,20 1,58 23250,33 0,02 7221815,56 166101,76 165738,08 165,74 7,21 7206,00 6 1257,34 1,26 4821,84 0,00 7221815,56 166101,76 165812,57 165,81 7,21 7209,24 7 1154,84 1,15 7221815,56 166101,76 165836,14 165,84 7,21 7210,27 XIII Anexos Ác. Nítrico pH media (mg) media (g) Des. Estándar Des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 1 2426,61 2,43 33349,88 0,03 7221815,56 166101,76 165543,64 165,54 7,20 7197,55 2 2238,06 2,24 14358,99 0,01 7221815,56 166101,76 165587,00 165,59 7,20 7199,43 3 2204,96 2,20 5264,82 0,01 7221815,56 166101,76 165594,62 165,59 7,20 7199,77 4 1834,03 1,83 22539,63 0,02 7221815,56 166101,76 165679,93 165,68 7,20 7203,48 5 1780,86 1,78 8063,64 0,01 7221815,56 166101,76 165692,16 165,69 7,20 7204,01 6 1741,31 1,74 28074,87 0,03 7221815,56 166101,76 165701,26 165,70 7,20 7204,40 7 1570,98 1,57 16182,09 0,02 7221815,56 166101,76 165740,43 165,74 7,21 7206,11 Ác. Clorhídrico pH media (mg) media (g) Des. Estándar Des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 1 3138,31 3,14 81036,41 0,08 7221815,56 166101,76 165379,95 165,38 7,19 7190,43 2 2290,05 2,29 8067,45 0,01 7221815,56 166101,76 165575,05 165,58 7,20 7198,92 3 2074,80 2,07 22172,08 0,02 7221815,56 166101,76 165624,55 165,62 7,20 7201,07 4 2148,00 2,15 1266,93 0,00 7221815,56 166101,76 165607,72 165,61 7,20 7200,34 5 2006,27 2,01 17321,41 0,02 7221815,56 166101,76 165640,32 165,64 7,20 7201,75 6 1968,62 1,97 7070,64 0,01 7221815,56 166101,76 165648,97 165,65 7,20 7202,13 7 1924,07 1,92 15624,01 0,02 7221815,56 166101,76 165659,22 165,66 7,20 7202,57 XIV Anexos Mg Ác. Fórmico pH Dig. Ácida (mg) Dig. Ácida (g) des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 4 783,93 0,78 0,00 22534,10 518,28 337,98 0,34 0,01 14,69 5 751,60 0,75 0,00 22534,10 518,28 345,42 0,35 0,02 15,02 6 760,53 0,76 0,00 22534,10 518,28 343,36 0,34 0,01 14,93 7 632,38 0,63 0,00 22534,10 518,28 372,84 0,37 0,02 16,21 Ác. Acético pH Dig. Ácida (mg) Dig. Ácida (g) des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 5 761,85 0,76 0,00 22534,10 518,28 343,06 0,34 0,01 14,92 6 717,28 0,72 0,00 22534,10 518,28 353,31 0,35 0,02 15,36 7 489,64 0,49 0,01 22534,10 518,28 405,67 0,41 0,02 17,64 Ác. Láctico pH Dig. Ácida (mg) Dig. Ácida (g) des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 3 762,74 0,76 0,00 22534,10 518,28 342,85 0,34 0,01 14,91 4 694,25 0,69 22534,10 518,28 358,61 0,36 0,02 15,59 5 736,60 0,74 0,00 22534,10 518,28 348,87 0,35 0,02 15,17 6 723,82 0,72 0,00 22534,10 518,28 351,81 0,35 0,02 15,30 7 683,39 0,68 22534,10 518,28 361,11 0,36 0,02 15,70 XV Anexos Ác. Nítrico pH Dig. Ácida (mg) Dig. Ácida (g) des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 1 758,38 0,76 0,00 22534,10 518,28 343,86 0,34 0,01 14,95 2 712,80 0,71 0,00 22534,10 518,28 354,34 0,35 0,02 15,41 3 756,40 0,76 0,00 22534,10 518,28 344,31 0,34 0,01 14,97 4 719,55 0,72 0,00 22534,10 518,28 352,79 0,35 0,02 15,34 5 716,06 0,72 0,00 22534,10 518,28 353,59 0,35 0,02 15,37 6 683,65 0,68 0,01 22534,10 518,28 361,04 0,36 0,02 15,70 7 554,74 0,55 0,01 22534,10 518,28 390,69 0,39 0,02 16,99 Ác. Clorhídrico pH Dig. Ácida (mg) Dig. Ácida (g) des. Estándar (g) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (mg) en la torta (mg) en la torta (g) conc. final en torta (g/g) conc. final en torta (mg/g) 1 749,42 0,75 0,00 22534,10 518,28 345,92 0,35 0,02 15,04 2 728,63 0,73 0,00 22534,10 518,28 350,70 0,35 0,02 15,25 3 699,60 0,70 0,00 22534,10 518,28 357,38 0,36 0,02 15,54 4 692,96 0,69 0,00 22534,10 518,28 358,90 0,36 0,02 15,60 5 623,22 0,62 0,01 22534,10 518,28 374,94 0,37 0,02 16,30 6 663,92 0,66 0,00 22534,10 518,28 365,58 0,37 0,02 15,89 7 612,75 0,61 0,00 22534,10 518,28 377,35 0,38 0,02 16,41 XVI Anexos Mn Ác. Fórmico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 4 370283,88 15925,18 370,28 65403,77 1504286,71 1419121,42 1419,12 61,70 61700,93 5 176165,33 4578,82 176,17 65403,77 1504286,71 1463768,68 1463,77 63,64 63642,12 6 22928,19 3108,71 22,93 65403,77 1504286,71 1499013,23 1499,01 65,17 65174,49 7 331,10 38,03 0,33 65403,77 1504286,71 1504210,56 1504,21 65,40 65400,46 Ác acético pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 5 174761,56 6030,70 174,76 65403,77 1504286,71 1464091,55 1464,09 63,66 63656,15 6 60893,88 5140,59 60,89 65403,77 1504286,71 1490281,12 1490,28 64,79 64794,83 7 27085,85 1552,25 27,09 65403,77 1504286,71 1498056,96 1498,06 65,13 65132,91 Ác. Láctico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 3 721381,99 21519,49 721,38 65403,77 1504286,71 1338368,85 1338,37 58,19 58189,95 4 518140,46 518,14 65403,77 1504286,71 1385114,40 1385,11 60,22 60222,37 5 612529,70 12899,44 612,53 65403,77 1504286,71 1363404,88 1363,40 59,28 59278,47 6 322860,31 4746,42 322,86 65403,77 1504286,71 1430028,84 1430,03 62,18 62175,17 7 188415,99 188,42 65403,77 1504286,71 1460951,03 1460,95 63,52 63519,61 XXIII Anexos Ác. Nítrico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 1 177311,27 5270,34 177,31 3305,17 76018,91 35237,32 35,24 1,53 1532,06 2 126614,79 727,83 126,61 3305,17 76018,91 46897,51 46,90 2,04 2039,02 3 107219,84 2437,92 107,22 3305,17 76018,91 51358,35 51,36 2,23 2232,97 4 79983,86 1154,63 79,98 3305,17 76018,91 57622,62 57,62 2,51 2505,33 5 2565,32 347,44 2,57 3305,17 76018,91 75428,89 75,43 3,28 3279,52 6 351,77 5,92 0,35 3305,17 76018,91 75938,00 75,94 3,30 3301,65 7 138,59 1,92 0,14 3305,17 76018,91 75987,04 75,99 3,30 3303,78 Ác. Clorhídrico pH digestión ácida (µg/L) desviación est. digestión ácida (mg/L) conc. total (mg/Kg) contenido total disolución (µg) en las la torta (µg) en la torta (mg) conc. final en torta (mg/g) conc. final en torta (µg/g) 1 142228,64 796,57 142,23 3305,17 76018,91 43306,32 43,31 1,88 1882,88 2 121915,14 244,17 121,92 3305,17 76018,91 47978,43 47,98 2,09 2086,02 3 138771,71 347,63 138,77 3305,17 76018,91 44101,42 44,10 1,92 1917,45 4 100715,13 1603,98 100,72 3305,17 76018,91 52854,43 52,85 2,30 2298,02 5 19981,83 1231,13 19,98 3305,17 76018,91 71423,09 71,42 3,11 3105,35 6 1081,32 76,30 1,08 3305,17 76018,91 75770,21 75,77 3,29 3294,36 7 790,49 2,49 0,79 3305,17 76018,91 75837,10 75,84 3,30 3297,27 XXIV Anexos Anexo II Biolixiviación con Aspergillus niger. Concentración de cada mineral tras el proceso. Cd tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 0,00 28,32 3,03 0,40 10 0,00 1,11 0,01 0,18 16 0,00 1,22 0,01 0,07 30 0,00 1,33 0,01 0,15 44 0,00 1,28 0,01 0,11 Co tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 0,46 4,74 1,06 30,59 10 0,28 3,49 0,55 19,09 16 0,35 2,73 0,01 8,92 30 0,38 2,63 0,02 7,16 44 0,36 2,68 0,01 8,04 XXV Anexos Cr tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 -0,03 2,42 -0,03 0,70 10 -0,03 1,06 0,05 0,36 16 -0,03 1,15 0,00 0,39 30 -0,03 1,29 -0,02 0,41 44 -0,03 1,22 -0,01 0,40 Cu tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 0,08 7,97 0,25 4,25 10 0,05 3,27 0,09 1,51 16 0,04 3,31 0,02 2,08 30 0,03 3,39 0,03 1,94 44 0,04 3,35 0,02 2,01 XXVI Anexos Fe tiempo (días) Control (µg/L) HCOOH pH 4 (µg/L) HCOOH pH 7 (µg/L) dis. Cenizas (µg/L) 0 284,71 6531,85 17,32 31936,83 10 249,42 3329,50 520,89 17741,36 16 326,91 2593,29 33,66 8301,29 30 358,82 2511,92 33,00 6808,17 44 342,86 2552,61 33,33 7554,73 K tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 32,59 2840,40 2197,23 1049,73 10 28,41 889,05 781,22 760,84 16 28,50 897,97 802,93 672,43 30 36,52 985,60 912,45 913,73 44 32,51 941,79 857,69 793,08 Mg tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 0,47 745,01 623,86 700,48 10 0,11 490,38 378,00 295,49 16 0,58 508,41 374,81 311,98 30 0,64 548,93 354,43 346,86 44 0,61 528,67 364,62 329,42 XXVII Anexos Mn tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 0,02 370,28 0,33 108,40 10 0,01 167,73 0,93 76,14 16 0,01 175,16 0,56 31,94 30 0,01 193,18 0,11 8,81 44 0,01 184,17 0,34 20,38 Ni tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 -0,15 1,50 0,38 0,84 10 -0,14 0,41 0,26 0,41 16 -0,14 0,72 0,27 0,35 30 -0,14 0,82 0,39 0,97 44 -0,14 0,77 0,33 0,66 XXVIII Anexos Pb tiempo (días) Control (µg/L) HCOOH pH 4 (µg/L) HCOOH pH 7 (µg/L) dis. Cenizas (µg/L) 0 -14,97 826,82 84,70 487,27 10 -83,04 94,09 -21,20 241,25 16 -80,22 104,72 -39,08 31,54 30 -55,15 119,94 -42,81 14,06 44 -67,69 112,33 -40,95 22,80 Zn tiempo (días) Control (mg/L) HCOOH pH 4 (mg/L) HCOOH pH 7 (mg/L) dis. Cenizas (mg/L) 0 -0,04 116,32 0,39 43,29 10 -0,09 49,84 -0,12 19,25 16 -0,09 52,66 -0,14 7,10 30 0,24 57,24 -0,14 2,26 44 0,39 63,78 -0,30 2,59 XXIX Anexos Anexo III Biolixiviación con Rodothorula mucilaginosa y Candida lipolytica. Concentración de cada mineral tras el proceso. Cd Ác. Fórmico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 4 2691,22 31,01 2322,44 22,77 2748,41 74,27 1300,65 158,29 1519,21 5 2045,82 20,14 1682,99 13,25 1401,54 18,34 562,45 78,22 858,64 208,17 6 2,78 1301,78 20,93 957,04 13,12 627,58 569,58 61,69 7 31,66 0,17 493,54 12,07 448,90 2,97 493,51 242,39 209,05 2,22 Ác. Acético pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 5 2831,72 37,81 2378,76 18,28 2202,66 51,86 827,01 27,84 697,35 5,45 6 2030,86 2097,53 2,84 1499,84 38,74 532,04 45,99 700,91 134,35 7 303,06 472,54 12,14 462,32 25,67 929,96 122,96 415,19 275,13 XXX Anexos Ác. Láctico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 3 2200,55 56,95 2739,48 2,29 2886,15 83,04 47,01 2,63 818,99 477,87 4 1798,81 2251,06 2401,33 15,88 327,96 685,25 102,03 5 2153,73 26,62 2144,44 3,20 2663,84 14,25 252,74 0,79 549,01 56,29 6 1168,58 14,68 1197,20 1611,84 16,01 34,25 7 715,29 865,11 25,47 HNO3 pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) 1 4887,83 223,19 5994,81 2 3100,01 23,95 5694,09 128,84 71,15 3 2890,73 47,93 3701,86 4 2723,46 38,03 3178,60 36,21 696,32 5 832,48 86,93 6 457,74 0,63 248,32 173,07 7 224,29 2,10 212,92 19,61 XXXI Anexos HCl pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 1 3314,24 49,32 3133,92 12,20 2902,96 9,00 137,42 92,80 250,41 2 2893,84 3,00 3177,50 10,00 2962,75 124,86 6,17 749,19 416,27 3 3401,85 1,87 3468,90 27,55 3367,05 24,21 788,01 103,23 654,81 365,06 4 2773,24 26,34 2743,28 47,08 3048,62 24,46 607,89 162,84 679,29 408,39 5 3022,74 9,20 3467,73 13,69 3350,05 17,31 602,93 135,82 592,77 101,13 6 2299,70 73,43 2034,93 40,80 2290,37 15,67 397,02 183,47 150,02 27,04 7 1100,04 106,40 1144,17 108,83 1234,23 124,06 568,36 31,41 13,68 XXXII Anexos Cr Ác. Láctico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 3 509649,58 10144,64 582944,58 1020,91 613485,09 15548,68 8230,39 335,13 183584,25 104413,66 4 160493,45 439713,77 427519,78 5294,45 50033,54 127822,42 28453,70 5 119746,19 7247,54 97074,76 705,81 280327,64 13916,01 36272,08 136,79 73638,38 25473,26 6 14309,03 322,47 14788,63 21902,95 779,14 841,92 7 10314,45 12120,22 397,72 HNO3 Ác. Fórmico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 4 6107,85 849,34 1164,16 1992,93 2683,17 9387,89 6607,86 30,10 5 2,54 2,60 100,03 0,94 4,20 0,79 369,27 35,13 208,97 83,81 6 -26,50 1,41 -193,39 2,14 -28,69 0,18 714,62 301,99 60,56 7 -9,25 1,13 -86,68 2,46 -25,79 0,64 232,16 32,26 125,21 3,15 Ác. Acético pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 5 12,50 3,37 830,87 1,11 52,34 1,53 55,76 12,81 21,03 10,80 6 -0,17 0,15 610,50 -22,39 0,12 61,77 26,27 63,65 39,25 7 6,78 0,92 136,27 1,15 0,21 231,45 42,86 52,71 48,36 XXXIX Anexos HNO3 pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 1 457395,45 47599,03 441351,34 2 75678,44 2138,58 72728,91 1163,55 33188,78 1091,48 3 544,51 64,39 371,51 4 73,53 4,28 49,03 2,24 2051,06 46,70 5 26,00 0,88 6 19,42 0,45 4,56 163,43 7 43,16 3,04 37,62 164,08 HCl pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 1 584881,73 11357,36 453636,79 29752,54 546975,38 14360,44 30469,89 19125,88 58740,60 2 93558,52 8778,37 87707,65 7027,03 76384,60 89447,44 56347,77 172297,94 111421,09 3 4731,82 101,47 786,16 77,04 1886,92 218,38 6599,84 1029,07 116802,89 77575,46 4 337,33 11,48 83,39 10,56 167,24 14,03 2058,13 1111,96 3915,16 2493,37 5 30,51 2,19 59,89 0,43 37,34 0,10 2061,01 1237,53 1899,08 1122,88 6 125,19 4,58 38,50 0,21 39,52 1,11 1366,38 700,14 1856,99 722,59 7 -3,77 0,30 27,35 2,45 23,85 2,05 134,78 1247,61 786,52 XL Anexos Mn Ác. Fórmico pH digestión ácida (mg/L) des. Estándar (mg) rhodotorula (mg/L) des. Estándar (mg) candida (mg/L) des. Estándar (mg) Rhod. Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) Candida Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) 4 370,28 15,93 367,70 15,97 376,43 22,68 190,13 64,50 133,42 0,00 5 176,17 4,58 160,97 4,00 170,06 4,41 36,96 10,87 54,49 23,52 6 22,93 3,11 16,16 0,25 19,22 1,90 44,35 0,00 48,23 9,66 7 0,33 0,04 0,66 0,06 0,80 0,06 8,00 0,64 7,56 1,18 Ác. Acético pH digestión ácida (mg/L) des. Estándar (mg) rhodotorula (mg/L) des. Estándar (mg) candida (mg/L) des. Estándar (mg) Rhod. Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) Candida Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) 5 174,76 6,03 154,50 1,54 119,73 3,89 39,99 2,35 37,88 2,61 6 60,89 5,14 99,51 2,37 96,29 3,10 18,90 2,98 24,63 5,92 7 27,09 1,55 35,46 0,12 34,71 0,26 12,86 2,56 5,25 3,63 Ác. Láctico pH digestión ácida (mg/L) des. Estándar (mg) rhodotorula (mg/L) des. Estándar (mg) candida (mg/L) des. Estándar (mg) Rhod. Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) Candida Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) 3 721,38 21,52 725,28 0,61 695,75 27,09 2,87 0,62 258,91 152,63 4 518,14 0,00 544,41 558,26 3,45 22,02 195,39 34,71 5 612,53 12,90 497,48 1,46 601,10 11,23 12,57 0,38 151,97 25,55 6 322,86 4,75 313,28 284,00 4,93 1,46 7 188,42 188,79 6,62 XLI Anexos HNO3 pH digestión ácida (mg/L) des. Estándar (mg) rhodotorula (mg/L) des. Estándar (mg) Rhod. Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) 1 595,65 30,90 442,72 2 307,55 1,23 229,45 9,39 11,51 0,09 3 265,79 2,68 22,47 4 226,81 1,58 498,07 31,82 63,93 4,51 5 110,69 6,53 6 114,87 0,41 62,23 10,81 7 70,40 0,63 80,37 6,34 HCl pH digestión ácida (mg/L) des. Estándar (mg) rhodotorula (mg/L) des. Estándar (mg) candida (mg/L) des. Estándar (mg) Rhod. Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) Candida Desorción (mg/L) des. Estándar (mg) 1 673,57 2,11 732,41 4,82 689,65 2,50 28,00 19,56 55,35 2 370,19 8,77 433,11 9,67 485,54 19,87 3,60 117,09 61,95 3 379,94 4,24 437,28 8,60 419,81 3,34 95,40 4,23 82,88 31,70 4 245,15 4,13 258,94 5,09 288,31 3,91 48,59 10,66 68,48 41,50 5 189,20 3,08 222,88 3,64 220,30 3,58 45,22 16,62 39,61 9,48 6 134,11 6,27 126,40 4,71 135,52 4,53 28,59 15,69 10,74 3,38 7 46,05 5,19 48,81 5,36 59,46 6,75 4,30 1,96 XLII Anexos Ni Ác. Fórmico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 4 1503,42 1551,03 26,37 1362,93 43,10 916,25 138,83 1178,53 5 1229,42 10,77 1230,72 7,06 1210,90 10,77 336,12 72,34 548,15 245,83 6 1046,34 1265,47 1,90 1264,03 5,49 481,89 464,56 55,69 7 376,70 1,18 649,61 6,74 343,77 5,40 68,22 25,26 80,92 12,01 Ác. Acético pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 5 1143,07 59,11 1248,65 7,37 1115,43 37,41 481,14 4,28 406,41 9,71 6 740,99 14,62 805,38 30,91 990,77 43,29 252,45 35,20 352,36 119,49 7 258,22 284,72 20,11 317,91 15,21 50,42 6,42 -8,39 31,99 Ác. Láctico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 3 -1571,77 20,68 -2735,49 4,59 -1080,93 33,84 -320,85 463,72 391,65 4 1029,26 994,40 1098,34 33,42 -13,43 546,93 139,19 5 1609,51 40,62 1349,93 18,40 1619,63 28,64 -222,33 378,19 60,17 6 1543,16 22,01 1446,37 1527,47 39,67 -264,09 7 1200,76 1136,40 3,41 XLIII Anexos HNO3 pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) 1 2097,15 84,37 2259,67 591,58 2 1338,20 26,90 1685,95 215,48 -476,74 3 1223,07 17,68 1408,59 208,81 4 800,49 96,73 1715,08 6,38 150,39 5 874,65 57,51 6 983,13 6,39 373,43 -261,16 7 644,72 4,23 702,23 -250,57 HCl pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 1 -3880,22 69,82 -3333,59 12,72 -3412,60 146,21 -102,27 26,36 -228,39 2 -4617,32 40,52 -4698,47 24,92 -3604,84 -163,66 20,89 432,31 390,20 3 -1202,88 58,30 1852,92 94,69 2296,04 187,90 506,26 5,58 330,90 283,09 4 -879,34 168,53 1118,22 33,11 1224,19 69,25 292,54 96,17 426,67 307,24 5 1348,56 31,89 1661,09 32,72 1640,18 35,61 288,90 105,15 250,11 81,02 6 896,99 37,12 865,71 22,09 1005,65 11,78 250,30 185,09 30,10 35,83 7 676,53 341,34 56,77 883,46 65,38 52,50 -29,26 9,19 XLIV Anexos Pb Ác. Fórmico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 4 826,82 72,87 295,41 18,54 595,92 22,92 227,51 47,37 346,82 5 294,20 16,06 116,13 2,99 293,64 3,52 124,29 10,67 187,98 100,48 6 192,48 2,06 140,18 297,29 1,21 62,77 55,63 19,00 7 84,70 0,73 123,24 6,75 213,16 2,37 37,74 25,27 122,39 75,14 Ác. Acético pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 5 558,11 0,66 502,74 21,88 430,77 8,26 183,07 10,83 131,88 0,72 6 179,80 1,54 339,19 6,58 316,71 4,64 85,04 16,34 164,69 61,57 7 81,60 2,01 111,36 3,27 175,86 1,70 18,74 0,28 364,30 209,40 Ác. Láctico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 3 3105,85 27,19 3153,66 11,26 3300,41 31,21 31,38 0,03 1121,18 690,48 4 2480,75 3061,66 3060,78 25,72 366,06 931,46 217,88 5 970,67 994,44 9,83 2262,12 20,08 333,56 5,50 597,93 97,81 6 213,50 4,30 283,73 471,11 9,20 -47,59 7 160,75 333,63 0,13 XLV Anexos HNO3 pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 1 2342,13 171,55 1834,77 102,49 2 562,28 8,28 1228,20 21,83 82,13 2,86 3 183,68 7,18 166,51 4 273,93 17,45 254,72 0,20 44,73 8,25 5 84,19 4,52 6 84,08 0,05 106,59 -32,27 7 60,92 0,41 149,25 -44,02 HCl pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 1 5225,01 23,38 3968,68 72,91 4408,52 15,69 558,25 77,83 471,70 2 2000,08 130,54 1883,73 131,60 2997,29 173,31 88,75 410,88 102,81 3 507,06 3,01 427,93 7,17 564,25 6,76 129,10 28,63 306,44 59,45 4 266,52 4,68 130,98 9,30 364,53 7,84 138,08 21,44 60,91 2,12 5 138,20 2,52 61,50 2,39 257,82 2,60 135,38 25,74 117,34 11,34 6 95,81 3,13 138,40 2,85 204,16 0,24 101,44 10,95 66,29 4,92 7 35,11 3,66 120,20 3,58 155,66 4,86 73,48 16,77 6,37 XLVI Anexos Zn Ác. Fórmico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 4 116318,61 2440,26 78440,21 2779,07 144173,04 4640,06 51846,54 10295,87 56540,35 5 51708,98 2728,59 30759,77 2567,27 49688,79 2869,78 13774,07 3209,04 20631,40 9406,45 6 16519,76 587,27 5308,60 153,78 8284,97 243,04 10176,63 10169,99 1142,50 7 386,15 5,17 184,41 165,37 353,65 50,70 539,64 95,58 Ác. Acético pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 5 60805,05 411,05 49764,71 910,16 53360,57 1316,12 18821,97 126,82 16772,66 172,17 6 10970,83 220,37 9738,20 290,22 13120,25 476,56 3520,50 390,46 4820,04 1257,61 7 39,09 7,46 6,96 -111,27 7,87 491,51 15,54 281,54 213,52 Ác. Láctico pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 3 106894,78 2652,11 106842,54 18,88 105420,36 3681,04 2748,48 130,19 41836,71 24827,86 4 90252,15 101396,88 100736,29 761,21 26968,23 34033,56 5286,10 5 108719,77 1350,08 101515,53 48,90 92750,31 758,97 14019,92 27,77 24868,70 2602,52 6 53618,96 811,93 56556,36 70141,03 929,81 1919,62 7 29630,76 33103,67 989,03 XLVII Anexos HNO3 pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 1 177311,27 5270,34 172948,85 4790,79 2 126614,79 727,83 160740,00 6482,24 3454,89 27,83 3 107219,84 2437,92 100452,97 10892,62 4 79983,86 1154,63 100588,54 1951,66 26776,69 2056,63 5 2565,32 347,44 6 351,77 5,92 33,77 806,65 7 138,59 1,92 108,87 -26,08 HCl pH digestión ácida (µg/L) des. Estándar (µg) rhodotorula (µg/L) des. Estándar (µg) candida (µg/L) des. Estándar (µg) Rhod. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) Candida. Desorción (µg/L) des. Estándar (µg) 1 142228,64 796,57 137478,81 75,10 128040,23 66,67 5864,40 3780,30 11491,27 2 121915,14 244,17 132267,85 690,00 130732,28 5516,08 306,72 32679,12 18105,07 3 138771,71 347,63 136901,76 1304,52 136901,23 1182,67 33131,43 2075,39 26747,48 14162,20 4 100715,13 1603,98 97413,95 2375,23 110417,33 2039,12 20932,13 4731,48 27893,31 16831,61 5 19981,83 1231,13 19786,43 1540,83 20153,60 1415,60 10401,73 95,77 7356,48 927,82 6 1081,32 76,30 751,31 54,52 986,24 69,42 4286,00 2494,39 1635,38 720,55 7 790,49 2,49 -104,46 7,99 -41,27 18,04 939,73 209,83 137,17