NGUYÊN LÝ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ BÁO CÁO SEMINAR CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG NỘI DUNG 2 2 KHÁI QUÁT CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ (PHKK) SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP. Phân hủy kỵ khí là quá trình phân hủy các hợp chất vô cơ hoặc hữu cơ trong điều kiện thiếu oxy, tạo thành khí sinh học (CH4 và CO2
BÁO CÁO SEMINAR CÔNG NGHỆ SINH HỌC MÔI TRƯỜNG NGUYÊN LÝ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CÁC HỢP CHẤT HỮU CƠ NỘI DUNG KHÁI QUÁT CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ (PHKK) SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ KẾT LUẬN KHÁI QT CHUNG VỀ Q TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ (PHKK) Sự phân hủy kỵ khí gì? Phân hủy kỵ khí q trình phân hủy hợp chất vơ hữu điều kiện thiếu oxy, tạo thành khí sinh học (CH4 CO2) Trong tự nhiên, phân hủy kỵ khí điển hình thường xảy điều kiện tối, ấm ẩm ướt Sản phẩm khí sinh học lượng nhỏ sinh khối VSV KHÁI QUÁT CHUNG VỀ QUÁ TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ (PHKK) Sự phân hủy kỵ khí gì? KHÁI QT CHUNG VỀ Q TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ (PHKK) Một đặc điểm phân hủy kỵ khí hợp chất hữu Cần lượng nhỏ lượng đầu vào Có thể tạo hỗn hợp khí sinh học methane CO2 Trong điều kiện khơng có oxy đơi với khử chất nhận điện tử thay Điển hình là: nitrate, MnO2, sulfate,… Có thể sử dụng để xử lý loại nước thải giàu hợp chất phenolic từ ngành cơng nghiệp hóa chất… SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hydrocarbon Một số chủng vi khuẩn kỵ khí oxy hóa alkane chuỗi dài (C12 – C20) chuỗi trung bình (C6-16) Các chủng vi khuẩn sử dụng sulfate nitrate làm chất nhận điện tử thay oxy Các hydrocacbon mạch dài khơng no có liên kết đơi đầu cuối bị hydrate hóa thành alcol tương ứng Ví dụ: Acetylene lên men nhanh chóng thành acetate ethanol thơng qua acetaldehyde Khơng có ghi nhận phân huỷ kỵ khí ethylene, propylene propine SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Các hợp chất ethers Nhóm methyl khử hoản tồn chuyển đến chất mang Cob(I)alamin, sau q trình methyl hóa coenzyme THF (tetrahydrofolate) diễn Quá trình tìm thấy chủng vi khuẩn Holophaga foetida, Acetobacterium woodii, Sporomusa ovata, Acetobacterium dehalogenans SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất N-alkyl Nitrilotriacetate Các hợp chất n-alkyl tự nhiên chủ yếu amino acid methylamine có nguồn gốc từ mơ động vật bị phân hủy Trong điều kiện kỵ khí, vi khuẩn cổ sinh khí methane có khả khử trimethylamine thành monomethylamine, đồng thời lên men gốc methyl thành methane CO2 Các hợp chất N-alkyl khác cần quan tâm ethylene-diaminetetraacetate (EDTA) nitrilotriacetate (NTA) Sự phân hủy kỵ khí NTA xảy với nitrate chất nhận điện tử SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất S-alkyl Dimethylsulfoniopropionate (DMSP) chất bảo vệ thẩm thấu tìm thấy số loại tảo rong biển Sự phân hủy DMSP vi khuẩn kỵ khí tạo thành acrylate dimethylsulfide Liên kết carbon-lưu huỳnh bị phân cắt cách khử gốc methyl phần SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất Ketone Sự phân hủy kỵ khí acetone thực vi khuẩn khử nitrate, khử sulfate lên men hiệp đồng với chủng vi khuẩn sinh methane sử dụng phản ứng carboxyl hóa bước hoạt hóa Sự phân hủy kỵ khí hợp chất acetone thơng qua q trình carboxyl hóa 10 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Benzoate chu trình Benzoyl-CoA Nhiều loại hợp chất vào chu trình này, như: phenol, hydroxybenzoate, phenylacetate, aniline, cresols, hydrocarbon toluene,… 11 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Phenol, hydroxybenzoates Aniline Sự phân hủy kỵ khí (a) phenol (b) aniline 12 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Cresols Sự phân hủy kỵ khí hợp chất cresols 13 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Hydroquinone Hydroquinone gọi benzene-1,4-diol Hydroquinone bị phân huỷ vi khuẩn khử sunfate vi khuẩn lên men Hydroquinone carboxyl hóa thành gentisic acid, sau gentisate kích hoạt thành gentisyl-CoA khử hydroxyl hóa thành benzoyl-CoA Q trình ghi nhận ở: Desulfococcus, Syntrophus gentianae 14 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Resorcinol Sự phân hủy kỵ khí Resorcinol nhờ vi khuẩn lên men Sự phân hủy kỵ khí Resorcinol α-resorcylate nhờ vi khuẩn khử nitrate 15 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất trihydroxybenzene pyrogallol Trong số ba đồng phân trihydroxybenzene pyrogallol phloroglucinol bị vi khuẩn lên men phân hủy nhanh chóng Tìm thấy loài Eubacterium oxidoreducens, Pelobacter acidigallici Holophaga foetida strain TMBS4 hydroxyhydroquinone Sự phân hủy kỵ khí trihydroxybenzene 16 nhờ vi khuẩn lên men SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Hydroxyhydroquinone chất trung gian phloroglucinol 17 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất hydrocarbon thơm Sự phân hủy kỵ khí toluene 18 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất halogen hóa Các chất hữu halogen hóa phổ biến tự nhiên hình thành chất chuyển hóa thứ cấp thực vật, tảo biển, nấm số vi khuẩn Các điện tử có nguồn gốc từ hydro phân tử, formate hợp chất hữu phức tạp chuyển đến hợp chất halogen hóa để giải phóng clorua chất hữu dạng khử 19 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất sulfonate Các hợp chất hữu có chứa sulfonate tự nhiên Các sulfonate như: taurine, coenzyme M, cysteate,… Sulfoacetaldehyde - chất chuyển hóa trung gian quan trọng Nhóm sulfono giải phóng từ sulfoacetaldehyde thơng qua phản ứng phụ thuộc thiamine pyrophosphate tạo thành sulfit acetyl 20 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất nitroorganics Trinitrotoluene (TNT) – nguồn gây ô nhiễm đất nghiêm trọng Trinitrotoluene chuyển hóa thành triaminotoluene thơng qua diaminonitrotoluene nhờ vi khuẩn khử sulfate Triaminotoluene sử dụng nguồn cung cấp nitơ cho vi khuẩn khử sulfate 21 KẾT LUẬN Các hợp chất ether bị phân hủy kỵ khí chúng methyl ether Q trình carboxyl hóa phản ứng hoạt hóa phân hủy kỵ khí acetone, Các hợp chất thơm đơn vịng bị phân huỷ kỵ khí hiệu chúng mang nhóm carboxyl, hydroxyl, metoxyl, amine methyl Sự khử halogen hóa vi khuẩn kỵ khí hiệu so với vi khuẩn hiếu khí Trong đó, sulfonate phân hủy hiệu có oxy 22 23 ... TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ (PHKK) SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ KẾT LUẬN KHÁI QUÁT CHUNG VỀ Q TRÌNH PHÂN HỦY KỴ KHÍ (PHKK) Sự phân hủy kỵ khí gì? Phân hủy kỵ khí q trình phân hủy hợp chất. .. MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Cresols Sự phân hủy kỵ khí hợp chất cresols 13 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Hydroquinone... SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy hợp chất thơm Hợp chất Hydroxyhydroquinone chất trung gian phloroglucinol 17 SỰ PHÂN HỦY KỴ KHÍ CỦA MỘT SỐ HỢP CHẤT HỮU CƠ Sự phân hủy