MEDICION DE ACIDOS GRASOS VOLATILES …

1 MEDICION DE ACIDOS GRASOS VOLATILES MEDIANTE LA DEGRADACION ANAEROBIA DE UN VERTIDO SALINO Gonz lez E., Gabriel., Roeckel vonB., Marlene, Sanhueza M., Ver nica, Vargas A., Daniela y Asp L., Estrella Departamento de Ingenier a Qu mica, Facultad de Ingenier a, Universidad de Concepci n, Casilla 160-C, Correo 3, Concepci n, Chile. FAX: 56-41-243750, Palabras Claves: AGV, Anaerobiosis, desecho salino. RESUMEN La determinaci n de cidos GRASOS vol tiles (AGV) com nmente se realiza por cromatograf a gaseosa. Sin embargo, cuando las muestras se encuentran en medio salino se presentan dificultades debido a la cristalizaci n de la sal, lo que contamina o corroe al cromat grafo. Se estudiaron distintos m todos para eliminar el interferente: headspace, liofilizaci n y extracci n por solvente.

2 El m todo m s adecuado corresponde al de extracci n por solvente, utilizando dietil ter como solvente, obteni ndose una desviaci n media de , , y % para cido ac tico (HAc), propi nico (HPr), but rico (HBr) y val rico (HVa), respectivamente. A las muestras se les agreg cido fosf rico al 5 % y un est ndar interno (SI), luego fueron congeladas para favorecer la distribuci n de AGV al solvente y el an lisis se hizo a la fase org nica, la cual es rica en AGV y libre de sal. Por an lisis estad stico se determin que el m todo puede medir concentraciones de AGV en un rango de concentraciones de 2 a 1000 mg L-1. Finalmente, se aplic el m todo anal tico en un estudio de producci n y consumo de AGV, durante la degradaci n de prote nas en medio anaerobio y salino.

3 Introducci n. Los cidos GRASOS vol tiles libres de cadena corta, es decir, cidos carbox licos de 2 a 5 carbonos, son productos intermedios de la degradaci n anaerobia de materia org nica, y corresponden al producto de la etapa acidog nica y a su vez son sustrato de la etapa acetog nica (1). Adem s, el 15 % del metano producido durante la fermentaci n metab lica de macromol culas org nicas proviene de los AGV (2). Si los AGV est n presentes en altas concentraciones pueden causar estr s microbiano, por lo que la concentraci n de AGV, es un factor importante en la operaci n de un reactor anaer bico. Los AGV se miden indirectamente a trav s de an lisis de alcalinidad, y han sido se alados como un par metro de control de reactores (3).

4 La determinaci n cuantitativa directa de los AGV, m s com n, es por cromatograf a gaseosa con detector de ionizaci n de flama (4) y existen varias aplicaciones de este m todo en la literatura. (5, 6, 7, 8 y 9). Sin embargo, cuando el vertido a degradar es altamente salino, el m todo presenta dificultades debido a la cristalizaci n de la sal lo que contamina y corroe componentes vitales del cromat grafo. Por esta raz n, el objetivo de este trabajo es desarrollar una adaptaci n del m todo usado en la literatura realizando distintas preparaciones de la muestra de forma de eliminar las sales presentes, y aplicarlo en el estudio de la producci n de AGV durante la degradaci n anaerobia de un sustrato salino y proteico. Una alternativa para obviar el problema de la sal es pasar los AGV a la fase gaseosa, debido a que el sustrato posee altas concentraciones de sal, se favorece la volatilizaci n de los AGV.

5 Otra alternativa es pasar selectivamente a una fase l quida los AGV, esto puede hacerse por liofilizaci n y posterior extracci n con un solvente que solubilice los AGV y no la sal. Por las razones expuestas, se ensayaron los m todos de headspace, para determinar los AGV a partir de una muestra de la fase gaseosa (10), de liofilizaci n y de extracci n por solvente (4). Metodolog a. El an lisis de los cidos GRASOS vol tiles se llev a cabo en un cromat grafo Hewlett Packard, 5890 Serie II, equipado con detector de ionizaci n de flama y una columna capilar de s lice fundida de (mm) de di metro, 15 (m) de largo y ( m) de espesor de pel cula, modelo EC 1000 marca Alltech (Deerfield, Estados Unidos). El gas portador era helio ( , INDURA, Buenos Aires, Argentina). Puesta en marcha del cromat grafo.

6 Inicialmente se us el gas portador y su flujo en la columna, de auerdo a lo descrito en la literatura (6). El flujo de hidr geno, aire y gas auxiliar se ajustaron de acuerdo a las condiciones descritas en el Manual de Operaci n del Cromat grafo de Gases Hewlett Packard Serie II (11). Se ensay el m todo con est ndares de cidos GRASOS vol tiles y un est ndar interno en mezclas de concentraci n de 10 a 1000 (mg/L) de cada uno. Se estudi el efecto de la variaci n de la temperatura sobre el tiempo de retenci n y resoluci n de los cidos GRASOS vol tiles, en condiciones isot rmicas en el rango de 80 ( C) a 170 ( C) y mediante rampas de temperatura, en que la temperatura inicial estaba en el rango de 80 a 100 ( C), para luego de 2 (min) subir a 140 ( C) a 5 ( C min-1).

7 Preparaci n de muestra salina. Se ensayaron las siguientes t cnicas: esapacio de cabeza o headspace, liofilizaci n y extracci n con solvente de los AGV y SI. El procedimiento de headspace se llev a cabo a adiendo (mL) H2SO4 a la muestra de 5 (mL), se analiz la fase gaseosa de acuerdo a lo propuesto en la literatura (10). Para la liofilizaci n y extracci n con solvente se tom 1 (mL) de muestra. La liofilizaci n se hizo en el equipo Labconco Freezone 6; a temperatura de -40 ( C) y a presi n de (mbar), por 24 horas. Los AGV se extrajeron selectivamente con metanol, luego, se centrifug y se sac 1 ( L) para ser analizado. La extracci n con solvente se realiz ensayando con los siguientes solventes dicloro metano, n heptano, di til ter y diisopropil ter. La extracci n se realiz a 1 (mL) de muestra, luego se congel a -18 ( C) y se analiz la fase org nica (solvente m s AGV) por cromatograf a gaseosa de acuerdo al m todo desarrollado en este trabajo.

8 Reproducibilidad y l mite de detecci n. Una vez obtenidas las mejores condiciones para medir cidos GRASOS vol tiles, se realiz un estudio de reproducibilidad, linealidad y l mite de detecci n. Para ello se prepararon muestras de mezclas de cidos a 0, 10, 25, 50, 75, 100, 200 y 300 (mg/L) cada uno y en cada caso con 24 (mg/L) de NaCl. Se midi (mL) de HAc; (mL) HPr; (mL) HBu y (mL) HVa. Se llev a un volumen final de 100 (mL) (enrasado con sustrato) obteniendo (mg/L) de AGV en la soluci n. De esta soluci n, se hicieron las diluciones (0, 5, 10, 25, 50, 75, 100, 200, 300 (mg/L)) necesarias para obtener una curva de calibraci n por triplicado en distintos tiempos (semanas). El an lisis se hizo de acuerdo a lo descrito previamente.

9 El estudio de la reproducibilidad del tiempo de retenci n se realiz con 8 muestras de 100 (mg/L) de cada AGV. La precisi n del m todo se obtuvo para una concentraci n de 100 (mg/L) de cada AGV, se prepararon 10 muestras y se determin el error asociado a esa concentraci n. Mediciones de AGV. Se tom un volumen suficiente de muestra, de manera que al ser filtrada se obtenga (mL). Posteriormente se a adi 50 ( L) de cido 2-etil-but rico de concentraci n 500 (mg/L), luego se a aden 100 ( L) de cido fosf rico y finalmente, (mL) de di isopropil ter. La soluci n obtenida se mezcl y se congel por un periodo superior a 48 (h). Se obtuvieron dos fases; una s lida formada por la matriz acuosa y salina, y otra fase; la org nica que contiene los cidos GRASOS vol tiles.

10 La fase org nica se verti en otro recipiente y se analiz directamente en el cromat grafo, con las siguientes condiciones de operaci n: Temperatura del horno: 140 ( C), temperatura del inyector; 250 ( C), temperatura del detector; 270 ( C), presi n de entrada en la columna; (psi), flujo volum trico del gas portador(Helio) : 5 (mL/min) y Raz n de diluci n: 50. Despu s de (min), de finalizado la medici n de los AGV, se procedi a aumentar la temperatura del horno a una velocidad de 60 ( C/min) hasta 170 ( C), de manera de eliminar las impurezas que estuviesen presentes. Estudio de degradaci n de prote nas. La formaci n de AGV durante la de degradaci n de un vertido prote nico y salino se realiz en reactores discontinuos de 65 (mL) de volumen til, en los cuales se agreg 5 (mL) de lodo anaer bico proveniente de un reactor de laboratorio que funciona a 37 ( C) por 1,5 a os, y 45 (mL) de vertido sint tico, el cual ha sido usado para simular vertido salino y ha sido descrito en la literatura (12).