[es] Los taninos son compuestos polifenólicos producidos por plantas que se utilizan en el curtido vegetal. Los taninos se diferencian de la mayoría de los fenoles naturales porque precipitan las proteínas y se usan en el proceso del curtido para unirse a las proteínas del colágeno de la piel del animal para hacer que el cuero sea más duradero. Representan una de las sustancias de baja biodegradabilidad en las aguas residuales de la curtiduría con una alta y recalcitrante demanda química de oxígeno soluble. Además en grandes concentraciones, dichos taninos pueden inhibir el tratamiento biológico. Este fragmento soluble y inflexible de los efluentes de las curtiduría generalmente se elimina mediante procesos químicos. Por tanto, un tratamiento biológico que pudiera eliminarlos eficazmente, tendría ventajas tanto ambientales como económicas. Los hongos podrían ser utilizados para el tratamiento de aguas residuales de la industria del curtido. La aplicación de un bioreactor a base de hongos que tenga un rendimiento similar en condiciones estériles y no estériles en operaciones de largo plazo sigue siendo una tarea desafiante. La presente tesis se ha centrado en desarrollar y probar técnicas para eliminar los taninos con un ecosistema diseñado a base de hongos y bacterias para su aplicación en trenes típicos de tratamiento de aguas residuales en las curtidurías. El Aspergillus tubingensis MUT 990 fue seleccionado como la cepa fúngica adecuada. La investigación bibliográfica y las experiencia previa se utilizó para diseñar y construir reactores a escala de laboratorio (4 litros) y piloto (1.5 m3). La cepa fúngica se inmovilizó en portadores cúbicos y se inoculó en un nuevo reactor giratorio de lecho sumergido. La primera prueba en bioreactores se llevó a cabo para evaluar el efecto de la rotación y la adición del co-sustrato en la eliminación de los taninos. La segunda prueba se realizó de forma paralela en dos reactores de lecho sumergido fijo; el primero se alimentó con un tanino condensado (Quebracho) y el segundo con un tanino hidrolizable (Tara). Ambos se inocularon con el Aspergillus tubingensis. El tiempo de retención hidráulico y la concentración de taninos en el medio se fueron variando para maximizar la capacidad de eliminación y para analizar la inhibición del sustrato. Se mantuvo estable una biopelícula en el primer reactor durante 180 días de operación. Por otro lado, en el segundo reactor hubo un desprendimiento de biomasa durante la puesta en marcha y luego creció como un cultivo suspendido durante el período operativo (226 días). La eliminación de la demanda de oxígeno soluble fue hasta del 53% y del 90% y se logró en el primer y en el segundo bioreactor respectivamente sin la adición de co-sustratos. Las comunidades microbianas de los reactores formadas por hongos y bacterias se caracterizaron con un análisis de ADN. Además se aplicó la respirometría heterogénea, para evaluar la actividad biológica de la biopelícula. Los datos obtenidos se utilizaron para desarrollar un modelo matemático y realizar una caracterización cinética y estequiométrica de la biomasa. Se establecieron experimentos específicos junto con un procedimiento respirométrico para la biomasa fúngica. Los resultados a escala de laboratorio se utilizaron para diseñar un reactor a escala piloto. Finalmente, después de una fase de puesta en marcha, el reactor a escala piloto se alimentó con aguas residuales ricas en taninos recolectadas en las curtiembres. Al final del experimento, la biopelícula era estable y se había logrado un desempeño alentador. Creemos que los resultados obtenidos representan el primer paso para una futura aplicación a escala real y lograr eficientemente la eliminación biológica de los taninos en las aguas residuales de las curtidurías.

[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.