Explorando fronteras en el reúso y valorización de aguas residuales agrícolas mediante bacterias lácticas antárticas: hacia nuevos enfoques para una economía circular
| dc.contributor.advisor | Bruijn, Johannes de | es |
| dc.contributor.author | Herrera Vega, Olga del Carmen | es |
| dc.date.accessioned | 2025-10-06T19:09:07Z | |
| dc.date.available | 2025-10-06T19:09:07Z | |
| dc.date.issued | 2025 | |
| dc.description | Tesis presentada para optar al grado de Doctora en Recursos Hídricos y Energía para la Agricultura | es |
| dc.description.abstract | El agua es un recurso vital no solo para la vida sino para el desarrollo sostenible. Por otro lado, el consumo de agua del sector pecuario es elevado y además produce grandes volúmenes de aguas residuales ricas en nutrientes. El reúso y valorización del agua residual pecuaria emerge como alternativa para la sostenibilidad ambiental y la preservación de los recursos naturales. En esta tesis se realizó una investigación sobre vías de tratamiento terciario de aguas residuales provenientes del sector pecuario, la reutilización del agua y la valorización de los nutrientes resultantes para diferentes aplicaciones. Los residuos concentrados obtenidos en los productos finales de este tratamiento demostraron poder ser valorizados mediante tratamientos adicionales con microorganismos, entre los cuales fue posible identificar bacterias lácticas no patógenas para el ser humano. Estas bacterias son altamente promisorias para la producción de bioproductos en la agroindustria y la industria farmacéutica, pero todavía exigen mayor investigación y desarrollo tecnológico para poder ser implementadas a nivel industrial. Como la Antártida es reconocida por albergar microorganismos adaptados a condiciones extremas, las bacterias lácticas presentes en el medio pueden tener muchas de sus aplicaciones y alcances potenciales que todavía no han sido explorados. En este estudio, se procedió al aislamiento e identificación de diferentes cepas de bacterias lácticas a partir de diversas matrices ambientales antárticas. Se identificaron especies como Lactobacillus brevis, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Pediococcus pentosaceus, Weissella confusa, Enterococcus durans y Enterococcus faecium. En particular, Weissella confusa presentó un alto nivel de tolerancia ambiental, creciendo óptimamente en 2-4% NaCl, 25-35°C y pH de 6,0 a 7,0. Una alta hidrofobicidad indica su potencial uso en la remediación biológica de suelos y aguas contaminadas. Por otro lado, se evaluó el potencial de diferentes cepas para ser utilizadas en la bioconversión de purines de cerdo cuando se mezclan con suero de queso, además de su posible uso com biofertilizante. La selección se basa en su potencial capacidad antimicrobiana, hidrofobicidad, producción de exopolisacáridos y demanda química de oxígeno. El producto de fermentación se sometió a análisis fisicoquímico y microbiológico y un ensayo de fitotoxicidad con semillas de rábano (Raphanus sativus). Como resultado, Pediococcus pentosaceus y Enterococcus faecium mostraron ser útiles para inhibir patógenos, producir exopolisacáridos y promover el crecimiento de las semillas de rábano. Los metabolitos bacterianos y la biodisponibilidad de nutrientes después de la fermentación pueden causar un efecto bioestimulante sobre las plantas, promoviendo su uso en la industria del biofertilizante. Finalmente, este estudio demostró que algunas de las bacterias lácticas presentes en la Antártida presentan alto potencial en la valorización de las aguas residuales agropecuarias. A partir de este estudio se podrían realizar más investigaciones que permitan optimizar la implementación de estas bacterias a nivel industrial para, de esta forma, poder hacer una economía circular más eficiente y sostenible. | es |
| dc.description.abstract | Water is a vital resource not only for life but also for sustainable development. On the other hand, water consumption in the livestock sector is high and also produces large amount of wastewater rich in nutrients. The reuse and valorization of livestock wastewater emerges as an alternative for environmental sustainability and the preservation of natural resources. In this thesis, research was carried out on tertiary treatment of wastewater from the livestock sector, the reuse of water and the valorization of the resulting nutrients for different applications. The concentrated residues from the final products of this treatment proved to be recoverable through additional treatments with microorganisms, among which it was possible to identify lactic bacteria that are not pathogenic for humans. These bacteria are highly promising for the production of bioproducts in the agroindustry and pharmaceutical industry, but still require much more research and technological development to be implemented at an industrial level. Antarctica is known on its own microorganisms adapted to extreme conditions; specially, the lactic acid bacteria present in the environment may have many potential applications and scopes that have not yet been explored. In this study, we proceeded to isolate and identify several strains of lactic acid bacteria from different Antarctic environmental matrices. Species such as Lactobacillus brevis, Lactobacillus pentosus, Lactobacillus plantarum, Pediococcus pentosaceus, Weissella confusa, Enterococcus durans and Enterococcus faecium were identified. In particular, Weissella confusa showed a high level of environmental tolerance, growing optimally in 2-4% NaCl, 25-35°C and pH 6.0 to 7.0. A high hydrophobicity indicates its potential use in biological remediation of contaminated soil and water. On the other hand, the potential of different strains to be used in the bioconversion of pig slurry when mixed with cheese whey was evaluated, in addition to their potential use as a biofertilizer. The selection was based on their potential antimicrobial capacity, hydrophobicity, exopolysaccharide production and chemical oxygen demand. The fermentation product was assessed by physicochemical and microbiological analysis and a phytotoxicity test with radish (Raphanus sativus) seeds. As a result, Pediococcus pentosaceus and Enterococcus faecium were able to inhibit pathogens, producing exopolysaccharides and promoting the growth of radish seeds. Bacterial metabolites and nutrient bioavailability after fermentation can cause a biostimulant effect on plants, promoting their use in the biofertilizer industry. Finally, this study demonstrated that some of the lactic acid bacteria present in Antarctica have a high potential for the valorization of agricultural wastewater. Based on this study, more research should be carried out to optimize the implementation of these bacteria at an industrial level in order to achieve a more efficient and sustainable circular economy. | en |
| dc.description.campus | Chillán | es |
| dc.description.departamento | Departamento de Agroindustrias | es |
| dc.description.facultad | Facultad de Ingeniería Agrícola | es |
| dc.description.sponsorship | Proyecto RT_42-17 del Instituto Antártico Chileno y la Agencia Nacional de Investigación y Desarrollo (ANID) a través de la beca 2020-21200950. | |
| dc.identifier.uri | https://repositorio.udec.cl/handle/11594/13189 | |
| dc.language.iso | es | es |
| dc.publisher | Universidad de Concepción | es |
| dc.rights | CC BY-NC-ND 4.0 DEED Attribution-NonCommercial-NoDerivs 4.0 International | en |
| dc.rights.uri | https://creativecommons.org/licenses/by-nc-nd/4.0/ | |
| dc.subject | Aguas residuales | es |
| dc.subject | Bacterias lácticas | es |
| dc.subject | Economía circular | es |
| dc.title | Explorando fronteras en el reúso y valorización de aguas residuales agrícolas mediante bacterias lácticas antárticas: hacia nuevos enfoques para una economía circular | es |
| dc.type | Thesis | en |
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