[ca] Moltes activitats industrials generen emissions que contenen compostos de sofre tant en efluents líquids com emissions gasoses, que majoritàriament són tractades mitjançant processos fisicoquímics. El sulfat es troba generalment a les aigües residuals d'aquestes indústries, com la indústria paperera, la farmacèutica, la minera o l'alimentària. Com a tal, el sulfat no és un compost nociu, però si s'aboca als rius o sistemes de clavegueram, pot generar-se un desequilibri del cicle del sofre. Dins d'aquest cicle, el producte final de la reducció de compostos és el sulfur d'hidrogen (H2S). Aquest compost és corrosiu, olorós i s'ha demostrat que és tòxic en baixes concentracions. Per aquests motius, és necessari desenvolupar alternatives respectuoses amb el medi ambient per a tractar i valoritzar no només les emissions de SO2 sinó també els efluents líquids rics en sofre. A més, podria recuperar-se sofre elemental d'aquests efluents, la qual cosa brindaria l'oportunitat de recuperar recursos en el marc de l'economia circular. Amb aquestes premisses, el projecte SONOVA, en el qual s'emmarca aquesta tesi, va desenvolupar un procés integral de tractament del SOx i el NOx provinent de gasos de combustió mitjançant processos biològics, econòmics, robustos i respectuosos amb el medi ambient que també tenen en compte la reutilització d'energia i recursos al llarg del procés, així com la valorització de residus. El procés proposat es basa en una primera doble etapa per a l'absorció selectiva de SOx i NOx; una segona etapa biològica per a reduir el sulfat de la primera etapa d'absorció a sulfur d'hidrogen (que és l'objectiu d'estudi d'aquesta tesi); i una tercera etapa biològica per a l'oxidació del sulfur d'hidrogen a sofre elemental i la seva posterior recuperació. El desenvolupament de sistemes biològics, com el reactor de llit anaerobi amb flux ascendent (UASB), han estat implementats per al tractament de diverses aigües residuals i per a la digestió anaeròbia. En aquesta tesi, s&#8217;ha estudiat l'ús d'aquest tipus de reactor UASB pel tractament d'aigües sintètiques amb sulfat, específicament, es va seleccionar el glicerol cru com a font de carboni i donador d'electrons. Es van utilitzar tant processos fisicoquímics com tècniques de biologia molecular per a obtenir un major coneixement del procés. Es va estudiar la influència de possibles inhibicions i la competència entre els bacteris reductors de sulfat i els metanògens a fi de millorar l'eliminació de sulfat i la producció de sulfur. Es va observar que en les operacions a llarg termini (després de 200 dies aproximadament) els metanògens desapareixen del sistema i els bacteris reductors del sulfat són els que colonitzen. No obstant això, es va observar una acumulació d'acetat a conseqüència de la desaparició dels metanògens, la qual cosa va donar lloc a una pèrdua de la font de carboni a la sortida del reactor que podria haver-se utilitzat per a produir sulfur. Les operacions a llarg termini permeten detectar altres limitacions del sistema. Al llarg de les operacions en UASB dutes a terme en aquesta tesi, es va observar una pèrdua de l'estructura granular i el creixement d'una biopel·lícula no metanogènica ni sulfat reductora no identificada. Aquesta biopel·lícula, anomenada slime al llarg d'aquesta tesi, es va considerar com un factor crucial que afectava el sistema biològic, conferint propietats com la viscositat al llit granular. En conseqüència, es van poder observar problemes relacionats amb la limitació de transferència de matèria, que afectava també l'activitat sulfat reductora dels grànuls i que va conduir a operacions fallides.

[en] Many industrial activities generate effluents containing sulfur compounds, both as liquid or gaseous emissions, which are mainly treated through physical-chemical processes. Sulfate is generally present in wastewaters coming from paper, pharmaceutical, mining or food processing industries, among others. As such, sulfate is not a harmful compound, but if it is poured into rivers or sewage systems, an imbalance in the overall sulfur cycle can be generated. Inside this cycle, the last product after the reduction of sulfur compounds is hydrogen sulfide (H2S). This compound is corrosive, odorous and toxic at low concentrations. For these reasons, there is a need to develop environmentally friendly alternatives to valorize not only gaseous emissions, such as SO2 emissions, but also S-rich liquid effluents. In addition, a further recovery of elemental sulfur from these effluents could be obtained providing an opportunity to recover resources in the framework of the circular economy. With these premises, the SONOVA project, in which this thesis is enclosed, is based in the development of a comprehensive treatment process to valorize SOx and NOx from flue gases by economical, robust and environmentally friendly biological methods. It also takes into account the reuse of energy and resources along the process as well as residues valorization. The proposed process is based on a first double stage for selective absorption of SOx and NOx; a second biological step for reducing the sulfate from the first absorption stage to hydrogen sulfide (which is the focus of this thesis); and a third biological stage for the oxidation of hydrogen sulfide to elemental sulfur and its subsequent recovery. Biological-based systems, such as Up-flow Anaerobic Sludge Bed (UASB) reactors, have been developed and implemented world-wide to treat many types of wastewater and to produce biogas through anaerobic digestion. In this thesis, the use of an UASB reactor for the treatment of synthetic wastewater with sulfate was studied, specifically selecting crude glycerol as carbon source and electron donor. Both physical-chemical processes and molecular biology techniques were used to get a broad knowledge of the anaerobic process. The influence of possible inhibitions and competition between sulfate reducers and methanogens was studied in order to improve sulfate removal and sulfide production. It was observed that in long-term operations (after 200 days approximately) methanogens were washed out from the system and sulfate reducers colonized the reactor sludge. However, acetate accumulation was observed because of the disappearance of methanogens, leading to a loss of carbon source in the outlet of the reactor that could have been used to produce sulfide in the UASB. Long-term performances allow detecting further limitations of the system. A loss of granular structure and the growth of unidentified non-sulfate reducer, non-methanogenic biofilm was observed during UASB operations along this thesis. This biofilm, called slime substance along this thesis, was found to be a crucial factor affecting our system, conferring properties such as viscosity to the sludge. Consequently, problems related to mass transfer limitations could be observed, affecting as well, the sulfate reducing activity of the granules and leading to failure operations. Finally, since the accumulation of acetate could not be avoided, experiments were designed to pursue the enrichment of acetate degrading sulfate reducing bacteria in serum bottles, with the final objective of improving sulfidogenesis. In addition, isolation of potential acetate-utilizing sulfate reducers was also pursued. Unfortunately, a culture able to perform sulfate reduction with acetate was not developed during the enrichment experiments. Therefore, further research is needed to enhance the operation in terms of organic matter consumption and sulfide productivity in the long-term.