FBREW

Reactor eficient cu pat fluidizat cu enzime co-imobilizate pentru tratarea apelor uzate reale care conțin bisfenoli și coloranți

Rezumatul proiectului

Scopul proiectului este de a crea și de a efectua experimente pe un sistem de purificare a apei contaminate care conține fenoli și coloranți. Sistemul va fi compus dintr-un reactor cu pat fluidizat (FBR) și un catalizator format din enzime co-imobilizate pe suporturi solide compuse din polietilen tereftalat (rPET) reciclat ca miez și chitosan (Cs) și acid poliacrilic (PAA) ca înveliș. De asemenea, proiectul își propune să implementeze o abordare ecologică utilizând biocataliza pentru a elimina în mod eficient substanțele periculoase sau persistente din apă. Echipa dorește să facă un biocatalizator prin co-imobilizarea a două enzime - Lacază din Aspergillus (Lc) și Tirozinază din ciuperci (Tyr) - pe suporturi solide compuse dintr-un miez rPET și o înveliș polimeric. Una dintre soluțiile inovatoare este activarea suportului cu carbodiimidă alternată cu imobilizarea enzimatică în proceduri repetitive. Proiectul are 4 obiective: obținerea și caracterizarea tirozinazei și lacazei co-imobilizate pe polietilen tereftalat reciclat acoperit cu acid poliacrilic și chitosan; stabilitatea operațională a produselor co-imobilizate rPET-Cs-PAA-Lc-Tyr în apele uzate sintetice și reale; proiectarea unui reactor cu pat fluidizat la scară de laborator cu enzime co-imobilizate pentru a fi aplicate în tratarea apelor uzate; validarea eficienței sistemului format din reactor cu pat fluidizat și enzime co-imobilizate pentru tratarea bisfenolilor și coloranților din ape uzate reale.

Rezumatul etapei

Etapa sub care s-a desfășurat cercetarea, conform Cererii de finanțare: Etapa 1.

Denumirea etapei: Obținerea și caracterizarea tirozinazei și lacazei co-imobilizate pe polietilen tereftalat reciclat acoperit cu acid poliacrilic și chitosan; Stabilitatea operațională a produsului rPET-Cs-PAA-Lc-Tyr co-imobilizat în apele uzate sintetice și reale (PARTIAL); Proiectarea unui reactor la scară de laborator cu pat fluidizat și enzime co-imobilizate pentru a fi aplicat în tratarea apelor uzate (PARTIAL).

Perioada de desfășurare a activităților pentru prezentul raport de cercetare: Ianuarie 2025 – decembrie 2025 (12 luni)

Activitățile etapei:

O1. Obținerea și caracterizarea tirozinazei și lacazei co-imobilizate pe polietilen tereftalat reciclat acoperit cu acid poliacrilic și chitosan

A1. Producerea polietilen tereftalatului reciclat (rPET) acoperit cu acid poliacrilic și chitosan.

A2. Imobilizarea Lc pe rPET-Cs-PAA

A3. Imobilizarea Tyr pe rPET-Cs-PAA

A4. Co-imobilizarea Lc și Tyr pe rPET-Cs-PAA.

O2. Stabilitatea operațională a produsului rPET-Cs-PAA-Lc-Tyr co-imobilizat în apele uzate sintetice și reale (Etapa 1 nu include O2.A2.T3 și O2.A3.T3/T4)

A1. Evaluarea performanței enzimelor co-imobilizate în apele uzate sintetice care conțin bisfenoli și coloranți.

A2. Analiza apei la ieșirea din stațiile de epurare din Ilfov și Galați

A3. Evaluarea performanței enzimelor co-imobilizat în ape uzate reale de la stațiile de epurare Ilfov și Galați.

O3. Proiectarea unui reactor la scară de laborator cu pat fluidizat și enzime co-imobilizate pentru a fi aplicat în tratarea apelor uzate (Etapa 1 nu include O3.A2.T3)

A1. Design conceptual al geometriei FBR de 2 L

A2. Fabricarea reactorului versiunea 1.

Rezultate verificabile ale activităților

Dezvoltare Website proiect

1 Articol ISI trimis spre publicare

1 brevet trimis spre evaluare

participarea la 2 conferințe științifice

participarea la 1 salon de inventica

rPET funcționalizat ; Filme subțiri de Cs-PAA depuse pe rPET funcționalizat; Suport de imobilizare bine caracterizat (rPET-Cs-PAA).

Biocatalizatori rPET-Cs-PAA-Lc obținut; studiul complet al influenței pH-uli, temperaturii, reutilizării și depozitarii asupra profilatelor cinetice ale enzimei imobilizate folosind ABTS

Biocatalizatori rPET-Cs-PAA-Tyr obținut; studiul complet al influenței pH-uli, temperaturii, reutilizării și depozitarii asupra profilatelor cinetice ale enzimei imobilizate folosind ABTS

Biocatalizatori rPET-Cs-PAA-Tyr-Lc obținut; studiul complet al influenței pH-uli, temperaturii, reutilizării și depozitarii asupra profilatelor cinetice ale Lc si Tyr co- imobilizate folosind ABTS și L-tirozina

Geometrie reactorului versiunea 1 stabilita,

Componente achiziționate/fabricate si asamblarea reactorului versiunea 1

Ape uzate sintetice formulate si caracterizate;

Produs caracterizat cinetic în ape sintetice; Produși de degradare identificați.

Apele uzate reale din Galați și Ilfov analizate; Cantitatea de bisfenoli și coloranți cuantificată;

Produs caracterizat cinetic în ape reale

Sumar al progresului

In cadrul etapei numărul 1 a proiectului FBREW s-au realizat integral indicatori de rezultat preconizați în cererea de finanțare, și anume:

ü 1 /1 Lucrări ISI trimise spre publicare și publicate:

1. Articol publicat: Adsorption of Bisphenol A from Water Using Chitosan-Based Gels, Ludmila Aricov, Anca Ruxandra Leontieș*, Gels, 237, 11,3,180 (IF 5.3)

ü 5 / 2 Prezentări conferințe internaționale:

1. Modulation of Trametes versicolor laccase activity with sodium sulfate and its potential application in the degradation of naphthol green, L. Aricov*, R. M. Toma, A. Raducan, A. Precupaş, A.R. Leontieş, 27 Materials, Methods & Technologies, Burgas, Bulgaria (poster).

2. Catalytic decomposition of vegetable oil using nanoreactors with entrapped lipase and additives, Anca-Ruxandra Leontieș *, Aurica Precupas, Raluca-Marieta Toma, Adina Raducan, Ludmila Aricov, MEDICTA 2025, Salonic, Grecia, (poster)

3. Olive oil degradation using nanoreactors with entrapped lipase and additives, Leontieș Anca-Ruxandra*, Precupas Aurica, Toma Raluca-Marieta, Răducan Adina, Aricov Ludmila, 27 Materials, Methods & Technologies, Burgas, Bulgaria (poster).

4. Optical Microscopy Coupled with DSC: Insights into Composite and Advanced Materials, Raul Augustin Mitran, 8th Central and Eastern European Conference on Thermal Analysis and Calorimetry, Mostar, Bosnia şi Herţegovina, (Prezentare orala)

5. Nonessential activation of Laccase from Trametes versicolor with sodium sulfate

Ludmila Aricov*, Raluca-Marieta Toma, Adina Raducan, Aurica Precupas, Anca-Ruxandra Leontieș, MEDICTA 2025, Salonic, Grecia, (poster)

ü 1/1 Brevet depus la OSIM

Materiale polimerice mixte pentru imobilizare enzimatică , Ludmila Aricov, Anca Ruxandra Leontieș și Raul Augustin Mitran, cod de depunere A2025/00564

ü 1/1 Participarea la Salon de inventică

Medalia de Aur la Salonul Inovării și Cercetării UGAL INVENT (23–24 octombrie 2025), Galați acordata ARCIF AG SRL împreună cu Institutul de Chimie Fizică „Ilie Murgulescu” pentru proiectul “Proiectarea și realizarea unui reactor cu pat fluidizat și enzime co-imobilizate pentru eliminarea bisfenolilor și coloranților din ape uzate (FBREW)” - Andrei Terente, Puiu Ciobanu, Dragos Ionut Sandu, Ludmila Aricov, Anca Ruxandra Leonties

De asemenea, au fost obținute următoarele materiale:

rPET funcționalizat ; Filme subțiri de Cs-PAA depuse pe rPET funcționalizat; Suport de imobilizare bine caracterizat (rPET-Cs-PAA).

Biocatalizatori rPET-Cs-PAA-Lc obținut; studiul complet al influenței pH-uli, temperaturii, reutilizării și depozitarii asupra profilatelor cinetice ale enzimei imobilizate folosind ABTS

Biocatalizatori rPET-Cs-PAA-Tyr obținut; studiul complet al influenței pH-uli, temperaturii, reutilizării și depozitarii asupra profilatelor cinetice ale enzimei imobilizate folosind ABTS

De asemenea, s-au elaborat și livrat următoarele:

Geometrie reactorului versiunea 1 stabilita,

Componente achiziționate/fabricate si asamblarea reactorului versiunea 1

De asemenea, au fost caracterizate următoarele materiale și soluții:

Ape uzate sintetice formulate și caracterizate;

Produs caracterizat cinetic în ape sintetice; Produși de degradare identificați.

Apele uzate reale din Galați si Ilfov analizate; Cantitatea de bisfenoli și coloranți cuantificată;

Produs caracterizat cinetic în ape reale; Produși de degradare identificați; Profiluri de

stocare și reutilizabilitate evaluate; Stabilitatea operațională evaluată.

Rezumat executiv

Această etapă a avut ca scop dezvoltarea, caracterizarea și testarea stabilității operaționale a unor materiale inovatoare, bazate pe enzime imobilizate pe un suport din polietilen tereftalat (rPET) reciclat.

Obiectivul O1: Obținerea și Caracterizarea Materialelor Enzimatice. Obiectivul principal (O1) a vizat obținerea și caracterizarea suporturilor de rPET cu enzime (lacază și tirozinază) imobilizate chimic. În cadrul A1.O1, s-a realizat funcționalizarea rPET-ului reciclat și acoperirea acestuia cu acid poliacrilic (PAA) și chitosan (Cs), rezultând suportul rPET-Cs-PAA. Ulterior, s-a efectuat imobilizarea separată a lacazei (A2.O1) și a tirozinazei (A3.O1) pe acest suport. În final, A4.O1 a presupus co-imobilizarea celor două enzime pe același suport, obținând materialul compozit rPET-Cs-PAA-Lc-Tir.

Obiectivul O2: Evaluarea Stabilității Operaționale (Etapa 1 nu include O2.A2.T3 și O2.A3.T3/T4 ). Obiectivul O2 a urmărit evaluarea stabilității operaționale a produsului co-imobilizat (rPET-Cs-PAA-Lc-Tir) în tratarea apelor uzate, atât sintetice, cât și reale. În cadrul A1.O2, s-a evaluat eficiența enzimelor co-imobilizate în tratarea apelor uzate sintetice care conțin bisfenoli și coloranți. Apoi, A2.O2 a constat în obținerea și analiza profilului apelor la ieșirea din stațiile de epurare din Ilfov și Galați, iar A3.O2 a finalizat această secțiune prin evaluarea performanței enzimelor co-imobilizate în ape uzate reale de la stațiile menționate. O2 a fost realizat parțial, neincluzând activitățile O2.A2.T3 și O2.A3.T3/T4.

Obiectivul O3: Proiectarea Reactorului (Etapa 1 nu include O3.A2.T3 ) Obiectivul O3 a avut ca scop proiectarea unui reactor la scară de laborator cu pat fluidizat, utilizând enzimele co-imobilizate. Activitatea A1.O3 a presupus elaborarea designului conceptual al geometriei pentru un reactor cu un volum de 2 L. Apoi, Activitatea A2.O3 a constat în fabricarea primei versiuni a acestui reactor. O3 a fost realizat parțial, neincluzând activitatea O3.A2.T3.