[ca] L'estequiometria de les reaccions de descomposició biològica de molts compostos orgànics depèn de les condicions ambientals i les concentracions relatives de reactius i productes, fent que sovint els models de càlcul basats en coeficients estequiomètrics constants no siguin capaços de descriure els valors experimentals. Aquest és el cas de les proteïnes en medi anaerobi, per les quals encara no s'ha trobat una metodologia eficaç i realista per l'expressió de la dinàmica de les reaccions dels aminoàcids. Una metodologia que ha començat a ser explorada és la de plantejar les reaccions utilitzant coeficients estequiomètrics variables que depenguin de les relacions termodinàmiques en funció de l'energia disponible per al creixement dels microorganismes. Atès que les reaccions dels aminoàcids en medi anaeròbic donen àcids grassos volàtils (AGV) i H2, un pas previ per plantejar les reaccions d'estequiometria variable és definir clarament les reaccions subsegüents relacionades amb els seus productes utilitzant la mateixa metodologia, és a dir, utilitzant una estequiometria variable en funció de les variables termodinàmiques. L'objectiu d'aquest treball ha estat l'estudi de la reacció de descomposició biològica en medi anaeròbic de l'àcid valèric, un dels AGV produïts. Aquest àcid produeix àcid propiònic, àcid acètic i hidrogen, l'àcid propiònic produeix hidrogen i àcid acètic, i finalment es produeix metà a partir d'aquests dos últims compostos. El sistema es composa de quatre poblacions de microorganismes, que catalitzen les quatre reaccions biològiques. El mètode aplicat ha estat estimar el canvi en l'energia lliure de Gibbs de cada reacció en funció de les concentracions de reactius i productes, per poder determinar l'energia disponible per al creixement dels microorganismes, que serà variable al llarg del temps durant l'evolució dinàmica del sistema. La taxa màxima de creixement variable per cada microorganisme s'ha estimat en base a l'estequiometria variable, obtenint un model cinètic amb control termodinàmic. S'han utilitzat dades publicades relacionades amb els experiments 'batch' per l'estudi de la cinètica de descomposició del valerat, per contrastar els resultats de les simulacions numèriques realitzades. Tenint en compte diferents hipòtesis, les simulacions numèriques obtingudes, presenten una bona aproximació a les dades experimentals, amb coeficients de determinació superiors a 0,9 en molts casos. Tot i que aquests resultats son bons, s'ha de realitzar mes feina encara per tal de per exemple considerar la transferència gas-líquid, l'efecte de la variació del pH o l'estimació d'alguns paràmetres amb més precisió, com ara l'eficiència en la transferència d'electrons per cada reacció o microorganisme. Aquest treball podria ser considerat com una primera etapa pel que fa al desenvolupament d' aplicacions prometedores per la modelització de sistemes biològics.

[en] The stoichiometry of biological decomposition reactions of many organic compounds depends on the environmental conditions and the relative concentrations of reactants and products, making that, often the calculation models based on constant stoichiometric coefficients are not able to describe experimental values. This is the case of proteins in anaerobic medium, for which an effective and realistic method for expressing the dynamics of aminoacids reactions has not been found yet. A methodology that has begun to be explored is to raise the reactions using variable stoichiometric coefficients, depending on thermodynamic relations expressing the energy available for the microorganisms growth. Since the reactions of aminoacids in anaerobic environment gives volatile fatty acids (VFA) and H2, a preliminary step to raise variable stoichiometry reactions of aminoacids is to clearly define the subsequent reactions related to its products using the same methodology, that is, to estimate a variable stoichiometry depending of thermodynamic variables. The aim of this work has been to study the biological decomposition reaction in anaerobic environment of valeric acid, one of the VFA produced. This acid produces propionate, acetate and hydrogen, propionate produces acetate and hydrogen, and the methane is produced finally from the last two compounds. The system is composed by four microorganism populations, catalysing four different interrelated biological reactions. The method applied has been to estimate the change of the Gibbs free energy of every reaction depending on the concentrations of reactants and products, and to determine the energy available for the microorganisms growth, which is variable along time during the system dynamics evolution. Variable maximum growth constant for every microorganism has been estimated based on the derived variable stoichiometry, obtaining a kinetic model with thermodynamic control. Published data related to batch experiments designed to study the kinetics of valerate decomposition were used to contrast results of the numerical simulations performed. Numerical simulations obtained, considering different hypothesis, present a good approximation to experimental data, with determination coefficients higher than 0.9 in many cases. Although these good results, more work must be done in order to consider the gas-liquid mass transfer, the effect of the pH variation or the estimation of some parameters accurately, such as the electron transfer efficiency for every reaction or microorganism, . This work could be considered a first stage for further developments with promising applications to biological systems modelling.