Diseño y desarrollo de una biopelícula anaerobia para el tratamiento de residuos industriales ricos en proteínas y sulfatos.

Abstract

Los problemas inherentes de la digestión anaerobia de efluentes industriales con alto contenido proteico y de sulfatos son debido a los productos metabólicos de bacterias hidrolíticas (BH) y reductoras de sulfato (BRS), NH3 e H2S respectivamente, que disminuyen la eficiencia de la depuración biológica debido a que inhiben la actividad metanogénica de arqueas productoras de metano (APM). La digestión anaerobia de efluentes industriales es mejorada cuando se utilizan reactores colonizados con biopelículas microbianas, y cerámica como soporte que limita la retención de BRS y favorece la adherencia de APM que utilizan metilaminas (APMm), aun en presencia de sulfato. Las metilaminas son sustratos no competitivos entre APMm y BRS, favorecen la metanogénesis y provienen de la degradación biológica de colina, betaína, glicina, trimetilamina. Un reactor anaerobio enriquecido con APMm y metilaminas, mantiene la degradación de carbono orgánico total (COT) en el orden del 70%. Un aumento en la eficiencia de la digestión anaerobia de efluentes con alto contenido de proteínas y sulfatos, se lograría enriqueciendo biopelículas con grupos tróficos hidrolíticosfermentativos que mantengan disponible metilaminas (BHMg). Considerando que previamente se han aislado bacterias metilaminogénicas (BMg) y APMm tolerantes a NH3, en este estudio se aislaron BHMg, se desarrollaron biopelículas anaerobias enriquecidas con diferentes proporciones de BHMg, BMg y APMm, y expusieron a precursores metanogénicos indirectos (proteínas, colina, glicina y betaína) y directos (acetato, trimetilamina y monometilamina). Se encontraron BHMg1 que producen trimetilaminas (1,2 fg/cel) a 0,6M de NaCl y, BHMg2 que adheridas a cerámica generan monometilaminas en forma intracelular (88,6 ± 72,6 fg/cel) y extracelular (149,5 ± 114,6) cuando se exponen a proteínas y colina. En cocultivos de BHMg1-BMg-APMm-BRS, los mayores niveles de producción de metano/remoción de carbono orgánico total se observaron usando glicina como fuente de carbono (> 30 mL/g COT reducido). La composición microbiana de las biopelículas estuvo formada por Firmicutes, Bacteroidetes y δ-proteobacterias y en el caso de Archaeas, por Methanosarcinales (Methanomethylovorans, Methanosaeta y Methanosarcina). BHMg2 (Bacteroidetes), BMg (Stappia stellulata) y APMm (Methanomethylovorans sp.) persisten en las biopelículas aun cuando se exponen a diferentes precursores metanogénicos tipo metilaminas, y colina/proteínas estimulan la metanogénesis aun cuando se observa actividad de BRS (> 60mL metano/g COT reducido). Este diseño podría aportar una comunidad persistente para la digestión anaerobia de vertidos proteicos ricos en sulfato y su conversión a CH4.