[ca] Els tanins són polifenols produïts per plantes que s'utilitzen en l'adobat vegetal. Aquests es diferencien de la majoria dels fenols naturals perquè fan precipitar les proteïnes i s'utilitzen en el procés d'adobament per unirse a les proteïnes del col·lagen de la pell de l'animal, fent que el cuir sigui més durador. Es tracta d'una substància de baixa biodegradabilitat, amb una elevada demanda química d'oxigen soluble. A més, la presència d'aquests tanins en grans concentracions poden inhibir el tractament biològic. Generalment aquest fragment soluble i inflexible dels efluents de les adoberies s'elimina mitjançant processos químics. Es per això que un tractament biològic que pogués eliminar-los eficaçment tindria avantatges tant ambientals com econòmics. D'aquesta manera els fongs podrien ser utilitzats al tractament d'aigües residuals d'aquest tipus d'indústria. Tot i així continua sent un desafiament important l'aplicació d'un bioreactor a base de fongs que, en operacions a llarg termini, tingui un rendiment similar en condicions estèrils i no estèrils. La present tesi s'ha centrat en desenvolupar i testejat diverses tècniques amb l'objectiu d'eliminar els tanins. Es fa mitjançant la creació d'un ecosistema dissenyat a base de fongs i bacteris. Aquest s'aplica a processos típics de tractament d'aigües residuals d'adoberies. Aspergillus tubingensis MUT 990 ha sigut la soca fúngica més adequada. S'han fet servir tant recerques bibliogràfiques com la pròpia experiència prèvia per dissenyar i construir reactors a escala laboratori (4 litres) i a escala pilot (1.5 m3). La soca fúngica es va immobilitzar en portadors cúbics i es va inocular en un nou reactor giratori de llit submergit. La primera prova en bioreactors es va dur a terme per avaluar l'efecte de la rotació i l'efecte de l'addició del co-substrat en l'eliminació dels tanins. La segona prova es va realitzar de forma paral·lela en dos reactors de llit submergit fix; el primer es va alimentar amb un taní condensat (Quebracho) i el segon amb un taní hidrolitzable (Tara). Tots dos es van inocular amb Aspergillus tubingensis. El temps de retenció hidràulic i la concentració de tanins en el medi es van anar modificant per maximitzar la capacitat d'eliminació i per analitzar la inhibició del substrat. Es va mantenir estable un biofilm en el primer reactor durant 180 dies d'operació. D'altra banda, en el segon reactor va haver un despreniment de biomassa durant la posada en marxa; després va créixer com un cultiu suspès durant el període operatiu (226 dies). L'eliminació de la demanda d'oxigen soluble va ser, sense l'addició de co-substrats, de fins el 53% i 90% en el primer i segon bioreactor respectivament. Les comunitats microbianes formades per fongs i bacteris dels reactors es van caracteritzar amb un anàlisi d'ADN. A més es va aplicar la respirometria heterogènia per avaluar l'activitat biològica del biofilm. Les dades obtingudes es van utilitzar per desenvolupar un model matemàtic i realitzar una caracterització cinètica i estequiomètrica de la biomassa. Es van establir experiments específics juntament amb un procediment respiromètric per a la biomassa fúngica. Els resultats a escala de laboratori es van utilitzar per dissenyar un reactor a escala pilot. Finalment, després d'una fase de posada en marxa, el reactor a escala pilot es va alimentar amb aigües residuals riques en tanins recollides d'adoberies. Al final de l'experiment, el biofilm era estable i s'havia aconseguit un exercici encoratjador. Creiem que els resultats obtinguts representen el primer pas per a una futura aplicació a escala real i aconseguir eficientment l'eliminació biològica de tanins en aigües residuals d'adoberies.

[it] I tannini sono composti polifenolici prodotti dalle piante e sono utilizzati nella concia al vegetale a scala industriale. I tannini si differenziano dalla maggior parte degli altri composti fenolici naturali per la loro capacità di far precipitare le proteine ​​e sono utilizzati nel processo di concia per legarsi al collagene delle pelli animali, al fine di renderle più resistenti e non putrescibili. I tannini sono una delle sostanze solubili a bassa biodegradabilità presenti nelle acque di scarico della concia e presentano un'elevata domanda chimica di ossigeno recalcitrante. Inoltre, ad elevate concentrazioni possono inibire i trattamenti biologici. Questa frazione recalcitrante e solubile delle acque di scarico della concia è solitamente rimossa tramite processi chimici. Pertanto, un trattamento biologico in grado di rimuovere efficacemente questa frazione presenterebbe vantaggi sia ambientali che economici. Nonostante le proprietà antimicrobiche dei tannini, esistono organismi in grado di usarli come substrato di crescita, la loro biodegradazione nell'ambiente è principalmente associata ai funghi piuttosto che ai batteri. I funghi quindi possono essere sfruttati per il biorisanamento delle acque reflue dell'industria conciaria. Tuttavia, in questa tipologia di biotecnologie ambientali, i funghi non riescono a competere con batteri. L'utilizzo di un bioreattore fungino, con simili prestazioni in condizioni sterili e non sterili in prove a lungo termine, rappresenta ancora un compito impegnativo. La presente tesi si è focalizzata nello sviluppo e sperimentazione di tecnologie atte a rimuovere i tannini sfruttando un ecosistema di funghi e batteri, il fine ultimo è stato quello di sviluppare un trattamento da integrare a quelli convenzionali per le acque reflue (condizioni non sterili). Il ceppo fungino Aspergillus tubingensis MUT 990 è stato selezionato come il più adatto per il presente studio. La letteratura di settore e le esperienze precedenti hanno fornito un importante contributo per la progettazione e costruzione dei reattori a scala di laboratorio (4 litri) e un reattore a scala pilota (1.5 m3). Il ceppo fungino selezionato è stato immobilizzato in supporti costituiti da cubi di schiuma poliuretanica ed è stato inoculato in un innovativo reattore a letto rotante e sommerso. La prima prova con i bioreattori ha avuto il fine di valutare l'effetto della rotazione e dell'aggiunta del co-substrato sulla rimozione del tannino. La seconda prova è stata effettuata in parallelo in due reattori, il primo è stato alimentato con un tannino condensato (Quebracho) e il secondo con tannino idrolizzabile (Tara), entrambi sono stati inoculati con Aspergillus tubingensis immobilizzato sul supporto sopradescritto. Il tempo di ritenzione idraulico e la concentrazione di tannino sono stati i principali parametri studiati per massimizzare la capacità di rimozione e per analizzare l'inibizione del substrato. Nel primo reattore si è mantenuto un biofilm stabile durante i 180 giorni di funzionamento. Nel secondo reattore invece si è verificato un distacco del biofilm e lo sviluppo di una biomassa in sospensione per tutto il periodo sperimentale (226 giorni). Nel primo reattore è stata raggiunta una rimozione della domanda chimica di ossigeno solubile del 53% e nel secondo reattore del 90%, in entrambi senza l'aggiunta di co-substrati. Le comunità microbiche dei reattori, costituite da funghi e batteri, sono state caratterizzate da un'analisi metagenomica. Inoltre, è stata applicata una tecnica innovativa, la respirometria eterogenea, per valutare l'attività biologica del biofilm. I dati ottenuti sono stati utilizzati per sviluppare un modello matematico e per eseguire una caratterizzazione dei parametri cinetici e stechiometrici della biomassa. Poiché in letteratura la respirometria e la modellistica sono scarsamente applicate alle biomasse fungine è stata messa a punto una procedura respirometrica ed esperimenti dedicati. I risultati delle prove di laboratorio sono stati impiegati per la progettazione del reattore a scala pilota. Infine, dopo una fase di avviamento, il reattore a scala pilota è stato alimentato con refluo conciario contenente un'elevata concentrazione di tannini. Al termine della sperimentazione il biofilm è rimasto stabile mostrando una buona capacità di rimozione. I risultati ottenuti rappresentano il primo passo per una futura applicazione, su scala reale, di efficace trattamento biologico delle acque reflue conciarie.