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Keywords:

  • phenol biodegradation;
  • Candida tropicalis;
  • immobilisation;
  • alginate;
  • modelling

Abstract

Phenol-degrading yeast Candida tropicalis were immobilised in alginate gel beads and photographed by scanning electron microscopy. Batch phenol biodegradation experiments were done in shaking flasks under varying conditions such as initial phenol concentrations and bead loadings. A mathematical model was proposed to simulate the batch phenol biodegradation process in the immobilised system, which took into account the internal and external mass transfer resistances of phenol and oxygen and the double-substrate phenol–oxygen intrinsic kinetics. The validation of this model was done by the comparison between the model simulations and the experimental measurements of phenol concentration profiles in the main liquid phase. Moreover, the time and radius courses of phenol, oxygen, and cell concentration profiles within the alginate gel beads were reasonably predicted by the proposed model.

Des cellules du champignon Candida tropicalis, ayant la capacité de dégrader le phénol, ont été visualisées par microscopie à balayage électronique, après avoir été immobilisées sur des billes gélifiées d'alginate. Des expériences de biodégradation du phénol en culture discontinue dans des flasques agités ont été réalisées dans des conditions variables, en particulier avec des concentrations initiales de phénol différentes et des charges fungiques des billes multiples. Un model mathématique de simulation du procédé de biodégradation du phénol dans le système immobilisé des billes, est ici proposé. Il tient compte des résistances internes et externes des transferts de masse du phénol et de l'oxygène. Il comprend aussi la cinétique intrinsèque du substrat phénol-oxygène. La validité du model a été assurée par la comparaison entre les simulations et les mesures expérimentales de la concentration en phénol dans la principale phase liquide. Les prédictions du model se sont avérées raisonnables, en terme de temps et de radius pour estimer la concentration en phénol, et en oxygène ainsi que les densités cellulaires nécessaires à immobiliser sur les billes d'alginate.