Modelos para la descripción de la naturaleza química de la desactivación de enzimas inmovilizadas.

Abstract

Uno de los factores más influyentes en la viabilidad técnica y económica de los procesos que transcurren en presencia de enzimas inmovilizadas, y en general en cualquier proceso catalítico heterogéneo, es el fenómeno de la desactivación del catalizador, de ahí que haya de ser considerado a la hora de elaborar modelos de diseño para los reactores propios de estos sistemas. De las diferentes definiciones de desactivación posibles (1), no siempre coincidentes, la que se va a utilizar en este trabajo es la dada por Wojciechowski y col. (2) que trata la desactivación como un término general que denota la pérdida de actividad catalítica, distinguiendo entre diferentes tipos, clasificados según su origen en la tabla 1. Para abordar el estudio de este fenómeno y su influencia en análisis cinéticos y/o de diseño, se han postulado diversas teorías (3, 4, 5) que, si bien han sido aplicadas mayoritariamente a la desactivación de catalizadores sólidos inorgánicos, permiten la cuantificación de la desactivación de enzimas inmovilizadas dada la gran similitud de estos biocatalizadores con los sistemas anteriores. El estudio de la desactivación de enzimas inmovilizadas en soportes sólidos porosos e insolubles en agua implica, como para la mayor parte de los sistemas heterogéneos fluido-sólido, el análisis en tres niveles claramente diferenciados, pero sucesivos, y que conciernen a la naturaleza química de la desactivación, el comportamiento de una partícula de catalizador y el diseño del reactor. En el trabajo que aquí se presenta, se propone un método general para el estudio de la primera etapa dejando para desarrollos posteriores el de las otras dos, es decir, se va a analizar la desactivación en ausencia de limitaciones difusionales considerando, por tanto, la desactivación como un proceso netamente superficial. En la práctica, sistemas que operan en estas condiciones se utilizan para realizar estudios cinéticos, los cuales han de realizarse necesariamente en ausencia de gradientes intraparticulares (6, 7).