Ecología y genómica de poblaciones microbianas en procesos de biometanogénesis a partir del análisis de metagenomas

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2022-02-21

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

DIGESTION ANAEROBICA - RESIDUO DE ALIMENTO - LODOS ACTIVADOS - METAGENOMICA - PLANTAS DE TRATAMIENTO MUNICIPAL - ECONOMIA CIRCULAR - ANAEROBIC DIGESTION - FOOD WASTE - SEWAGE - METAGENOMICS - WASTEWATER TREATMENT PLANT - CIRCULAR ECONOMY

Descripción:

La degradación de materia orgánica por lodos activados es la tecnología más utilizada para el tratamiento de efluentes municipales e industriales en todo el mundo. No obstante, para lograr una depuración eficiente el proceso requiere grandes cantidades de energía, utilizada principalmente para la oxidación de la materia orgánica por microorganismos aeróbicos. Parte de la energía utilizada puede ser suministrada por el biogás obtenido por la digestión anaeróbica de los lodos excedentes producidos durante el tratamiento aeróbico. Sin embargo, la digestibilidad en estos lodos es baja, por lo que la generación de electricidad a partir del biogás no es suficiente para suplir los requerimientos de una planta de tratamiento. La adición de residuo de alimentos (RA) como co-sustrato en digestores anaeróbicos de plantas de tratamiento de efluentes es una estrategia que tiene el potencial de convertir las plantas de tratamiento en autosuficientes en el consumo de energía y al mismo tiempo provee un método ambientalmente sustentable de valorización de los residuos orgánicos. Dado que el tipo de sustrato determina la estructura de la comunidad microbiana en los digestores, es crítico entender cómo estas comunidades responden a un cambio en la composición y concentración de sustrato. El objetivo de este trabajo consiste en entender los mecanismos de adaptación de las comunidades microbianas en digestores anaeróbicos que tratan barros excedentes de plantas de tratamiento de efluentes en co-digestión con residuos de alimentos. Se estudió la comunidad microbiana en cuatro reactores a escala de laboratorio inoculados con sólidos provenientes de un digestor anaeróbico de una planta de tratamiento municipal (Depuradora Norte AYSA, San Fernando, Buenos Aires), y alimentados diariamente con lodos mixtos (LM) y como co-sustrato se utilizaron cantidades crecientes de RA. El LM consistió en una mezcla de lodo primario y secundario extraída de la misma planta de tratamiento de la cual provenía el inóculo. El RA consistió en una mezcla de productos de origen vegetal (68,4 %) y animal (17,3 %) junto con restos de productos de panificadoras (14,3 %). Se tomaron muestras durante el periodo de funcionamiento de los reactores, se realizaron extracciones de ADN y su posterior secuenciación masiva al azar. Se ensamblaron los metagenomas y se reconstruyeron 196 genomas a partir de metagenomas (MAG, por su acrónimo en inglés) con una completitud mayor al 50 % y una contaminación menor al 5 %. Independientemente, se reconstruyeron 539 genes de RNA ribosomal 16S con una longitud mayor a 800 pares de bases (pb). Utilizando análisis de redes, se correlacionó la concentración de RA con la abundancia de los MAGs hidrolíticos y enzimas extracelulares involucradas en la degradación de carbohidratos complejos, que se encuentran comúnmente en la pared celular de plantas. Se resaltó la importancia de uno de los MAGs (Proteiniphillum) por ser la única bacteria que codifica la vía completa de degradación de la pectina. Estos resultados sugieren que los cambios en la composición de la materia prima establecen nuevos nichos microbianos para las bacterias con la capacidad de degradar los nuevos sustratos. De este modo, el trabajo presentado en esta tesis demuestra cómo el cambio de sustrato en los reactores anaeróbicos a escala de laboratorio provoca una alteración en la abundancia y composición de los microorganismos manteniendo estable la función del sistema.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7047_Orellana