Comparative Assessment of Pharmaceutical Removal from Wastewater by the Microalgae Chlorella sorokiniana, Chlorella vulgaris and Scenedesmus obliquus

In view of risks associated with the discharge of pharmaceuticals in the aquatic environment, the objective of this work was to assess the removal of paracetamol, salicylic acid and diclofenac from water by a microalgae‐based treatment. For a comparison purpose, the growth and kinetic parameters for the removal of drugs were determined for three different microalgae strains, namely Chlorella sorokiniana, Chlorella vulgaris and Scenedesmus obliquus. It was found that the drugs removal efficiency by these strains was related to their growth. Comparing the three pharmaceuticals, the salicylic acid was the most efficiently removed, especially by S. obliquus (>93% batch culture, >99% semicontinuous culture) and C. sorokiniana (>73% batch culture, >93% semicontinuous culture). Contrarily, paracetamol was the most poorly removed, the maximum efficiencies being those attained by C. sorokiniana (>67% batch culture, >41% semicontinuous culture). On the other hand, diclofenac was efficiently removed only by S. obliquus (>98% batch culture, >79% semicontinuous culture). For the three considered drugs, C. vulgaris was the strain showing the lowest removal capacity. The large differences here revealed between microalgae strains regarding their removal capacity of pharmaceuticals, pointed to the strain selection as a key issue for a successful application in wastewater treatment

Biorrelación de aguas contaminadas con nutrientes y fármacos mediante microalgas = Bioremediation of contaminated waters with nutrients and pharmaceuticals by microalgae

178 p.La presente tesis se centra en el estudio de la aplicación de las microalgas como sistema de biorremediación de aguas contaminadas por nutrientes y fármacos. Para ello se determinó la influencia de la presencia de fármacos sobre el crecimiento de las especies Chlorella sorokiniana, Chlorella vulgaris y Scenedesmus obliquus. Estas especies fueron cultivadas en fotobiorreactores tipo columna de burbujeo bajo condiciones controladas en modo discontinuo y semicontinuo. Tanto las curvas como los parámetros de crecimiento correspondientes mostraron que la presencia de fármacos no afectó negativamente al desarrollo de los cultivos, presentando, en la mayoría de los casos, un incremento significativo de la concentración de biomasa. La eficiencia en la eliminación de nitratos y fosfatos de las especies de microalgas antes referidas se evaluó en función de los valores alcanzados al final del cultivo discontinuo y durante el estado estacionario del cultivo semicontinuo. La presencia de los fármacos estudiados no interfirió con la eliminación de nutrientes en ningún caso. Al final del cultivo discontinuo se alcanzó en todos los casos una eliminación casi completa de ambos nutrientes. Sin embargo, durante el estado estacionario del cultivo semicontinuo, fue S. obliquus la especie que alcanzó las mayores eficiencias de eliminación de nutrientes. Para abordar la eficiencia de eliminación de los fármacos paracetamol, ácido salicílico y diclofenaco mediante las microalgas aquí presentadas, se estudió la cinética de eliminación durante el cultivo discontinuo así como la tasa de eliminación durante el estado estacionario del cultivo semicontinuo. Los resultados obtenidos indican la viabilidad de la utilización de las microalgas aquí estudiadas como sistema de biorremediación. Comparando los tres fármacos, el ácido salicílico fue el fármaco eliminado con una mayor eficiencia, mostrando C. sorokiniana y S. obliquus los mejores resultados. Contrariamente, el paracetamol fue el fármaco que se eliminó con una peor eficiencia. Además, ha quedado demostrada no solo la resistencia, sino también la capacidad de eliminación de altas concentraciones relativas de paracetamol y ácido salicílico mediante C. sorokiniana. Con el objetivo de proponer una opción para la separación de la biomasa del efluente tratado, se evaluaron las eficiencias de diferentes agentes floculantes y dosis en la recuperación de la biomasa de las especies C. sorokiniana, C. vulgaris y S. obliquus. Los floculantes estudiados fueron sales metálicas (AlCl3 y FeCl3), polielectrolitos sintéticos (CH-35 y CH-15) y un floculante orgánico (chitosan). A pesar de que los polielectrolitos permitieron recuperaciones de la biomasa prácticamente inmediatas (1 minuto), la viscosidad del flóculo generado apuntó hacia las sales metálicas como la mejor opción. Finalmente, con el fin de evaluar la capacidad de las microalgas en la disminución de la toxicidad de los efluentes tratados, se realizaron bioensayos de desarrollo embrionario del pez cebra (Danio rerio), estudiando los efectos producidos sobre la mortalidad y las anomalías morfológicas en diferentes estados de desarrollo. La eficiencia de las microalgas en la disminución de la toxicidad se evaluó comparando dichos efectos con aquellos producidos por la dosis inicial del fármaco. Así se pudo comprobar que los sistemas de biorremediación mediante C. sorokiniana, C. vulgaris y S. obliquus no solo fueron capaces de reducir la concentración de fármacos en el agua tratada, sino también su toxicidad. Por lo tanto, la eliminación de paracetamol, ácido salicílico y diclofenaco mediante estas especies de microalgas no dio lugar a productos de transformación tóxicos, lo que es de suma importancia de cara a su aplicación en la biorremediación de aguas contaminadas con fármacos

Acetaminophen Removal from Water by Microalgae and Effluent Toxicity Assessment by the Zebrafish Embryo Bioassay

In this work, zebrafish embryo bioassays were performed to assess the efficiency of microalgae in the removal of acetaminophen from water. Chlorella sorokiniana (CS), Chlorella vulgaris (CV) and Scenedesmus obliquus (SO) were the strains used for water treatment. Toxic effects on zebrafish embryo caused by effluents from microalgae treatment were compared with those observed under exposure to experimental solutions with known concentrations of acetaminophen. The three microalgae strains allowed for the reduction of acetaminophen concentration and its toxic effects, but CS was the most efficient one. At the end of the batch culture, a 67% removal was provided by CS with a reduction of 62% in the total abnormalities on the exposed zebrafish embryo. On the other hand, toxic effects observed under exposure to effluents treated by microalgae were alike to those determined for acetaminophen experimental solutions with equivalent concentration. Thus, it may be inferred that microalgae biodegradation of acetaminophen did not involve an increased toxicity for zebrafish embryo

OPERATING METHOD AT ENGINEERING CLASSES: A TWIST IS NECESSARY

This work aims to transform the conventional class based on simple problem solving by active playful dynamics, in which each student participates actively as a role-play with his/her peers. It has been detected that the way that students have to face the resolution of an engineering problem goes a long way from how it would be solved in the world of work (students are accustomed to raise the resolution of an exercise according to the data that they have). However, the real experience is not so, but it is precisely the acquisition of data, and more specifically, the knowledge of what data to acquire, the real problem in solving this type of exercises. In this sense, a series of play activities were carried out (including the generation of an App) in order that students value the importance of the acquisition of data for the resolution of a problem. The conclusion obtained from this work indicates, on the one hand, the distance between the conventional teaching methodology used and the actual methodology to be applied and, on the other hand, this work presents the new dynamics proposed as a bridge to unify these differences.&nbsp