Abstracto

Biotecnología-2013: Comparación de las comunidades microbianas de dos biorreactores que tratan el agua de filtración de relaves de minas de metales con diferentes eficiencias - Maryam Rezadehbashi - Universidad de Columbia Británica

 María Rezadehbashi

 Resumen: En este estudio, utilizando procedimientos de secuenciación de vanguardia, exploramos las estructuras de la red microbiana de dos biorreactores anaeróbicos (S8 y S5) que procesan agua de drenaje de relaves de minas de metales que contienen concentraciones elevadas de cobre, molibdeno y sulfato, en un intento de vincular las redes microbianas con las exposiciones de los biorreactores. S5 es un lago de flujo uniforme, mientras que S8 es un lago de flujo ascendente/descendente. Estos biorreactores tratan fugas de relaves comparativas, utilizan la misma fuente de carbono y ambos obtuvieron microbios en el óculo de un estanque normal similar. S8 y S5 funcionan a diferentes temperaturas, tienen diferentes volúmenes tratables y mostraron eficiencias de expulsión de metales distintivas. S5 ha logrado de manera confiable nitrógeno de molibdeno y sulfato aislados en un 90%, 41% y 16% por separado. Las expulsiones anuales de molibdeno y cobre en S8 alcanzaron un promedio de 37% y 84% (más que S5) durante 2008. El impacto general de S8 en la calidad del agua fue similar al de la evacuación de molibdeno, nitrógeno y sulfato dependiente de S5, pero con la gran ventaja incluida de la expulsión predecible de cobre. La red microbiana del biorreactor S8 estaba compuesta en su mayor parte por Euryarchaeota metanogénica y Halobacteria extremófila. A diferencia de S8, el biorreactor S5 estaba gobernado por Proteobacteria, Bacteroidetes y Chloroflexi. Grandes porciones de estas poblaciones estaban asociadas con la oxidación-reducción de metales y la degradación de mezclas orgánicas complejas. Las solicitudes Desulfobacterales, Desulfuromonadales, Hydrogenophilales, Burkholderiales, Sphingomonadales y Rhodospirillales (prevalentes en S5) tienen individuos que están asociados con la biorremediación. En el biorreactor S8, algunos de estos requerimientos aún son perceptibles, aunque con menor frecuencia. La red microbiana de S8 y S5 sugiere un ambiente metanogénico/metanotrófico y sulfógeno para estos dos sistemas por separado. El agua cubre el 70% de la superficie del planeta, pero el mundo enfrenta actualmente una emergencia hídrica. De este recurso tremendamente abundante, menos del 1% está disponible para el uso humano. El 66% de toda el agua nueva está almacenada en masas de hielo y capas de hielo donde a menudo está realmente aislada de los humanos y, por lo tanto, no está ampliamente disponible para su uso. El 97% restante del agua mundial es salina, presente en los océanos y mares. Esto es inadecuado para usos agrícolas, limpieza mecánica o uso humano sin grandes fuentes de información energética y esfuerzos de desalinización, a pesar de que tiende a usarse para algunas aplicaciones limitadas, por ejemplo, ciertos tipos de enfriamiento en sistemas modernos. Estas fuentes de agua no han cambiado en los últimos 100 años, pero en ese tiempo la población ha experimentado un rápido crecimiento. La mayor parte del agua que utilizan las personas es como portadora de energía en la era de la energía termoeléctrica, donde se utiliza tanto para refrigeración como para la creación de vapor para generar el impulso principal para las turbinas o en el sistema de agua para la horticultura y la limpieza.La Organización de las Naciones Unidas para la Alimentación y la Agricultura (FAO) estima que el 11,8% de los 3918 km3 año−1 de agua nueva extraída anualmente se utiliza para fines urbanos, de donde fluye hacia las familias para beber, lavar y con fines recreativos. Los volúmenes de agua en todo el mundo se mantienen constantes en un marco conocido como el ciclo del agua, por lo que, excepto en los desiertos o las regiones densamente pobladas, las limitaciones físicas del agua no suelen ser un problema. Sin embargo, un problema cada vez más crítico es la disponibilidad limitada de agua que sea potable (apropiada para el consumo humano) o de una calidad adecuada para otros usos urbanos y modernos. Una vez que el agua ha sido utilizada en un proceso antropogénico, se la denomina aguas residuales. Las aguas residuales se denominan aguas residuales que contienen el rendimiento de una combinación de las fuentes que se indican en la Tabla 1. Según la FAO, en 2012, el mundo se acercó a 52.600 km3 año−1 de nuevas reservas de agua, lo que es un poco más de tres veces mayor que la suma extraída cada año; Sin embargo, este recurso no se utiliza de manera uniforme. Asia, por ejemplo, posee alrededor de una cuarta parte de los recursos hídricos mundiales disponibles, pero tiene casi el 60% de la población total. La mayoría de las personas se encuentran en centros urbanos internacionales, el 80% de los cuales se encuentran en la costa o en grandes acueductos. Numerosas áreas urbanas en todo el mundo, incluso en países que tienen altas precipitaciones anuales y son miembros de la Organización para la Cooperación y el Desarrollo Económicos (naciones de la OCDE, por ejemplo, Londres), se consideran "impulsadas por el agua". Estar "impulsado por el agua" ocurre cuando una región espera tener acceso a más agua de la que es accesible o crea más aguas residuales de las que se pueden tratar con éxito. Esto da como resultado una llegada inmediata de aguas residuales a las tuberías, lo que provoca una disminución de la calidad del agua. Esto, a su vez, tiene costos monetarios, tanto por la pérdida de trabajo debido a enfermedades humanas como por el daño a los recursos naturales circundantes, por ejemplo, las poblaciones de peces. El VBR recibió su nombre por los aspectos de crecimiento celular que se observaron durante la operación. Cuando las microalgas crecen de forma fotoautotrófica (con la luz como su única fuente de energía), la fotosíntesis resultante da como resultado la producción de niveles tóxicos de oxígeno. Una de las principales ventajas del flujo en remolino en el diseño VBR son los altos niveles de intercambio de gases que se producen entre el líquido y cualquier gas presente en el sistema. Este alto nivel de intercambio hace que los niveles de oxígeno disuelto se mantengan a un nivel más cercano al del aire ambiente, lo que permite un libre intercambio de aire con el ambiente exterior. La toxicidad del oxígeno resultante del intercambio de gases limitado es un problema importante para los sistemas de fotobiorreactores impulsados ??por impulsores, de ahí el uso generalizado de sistemas de mezcla de gases que consumen mucha energía, como los reactores de elevación por aire o las columnas de burbujas. Por lo general, si no se utiliza un gas para mezclar el líquido, será necesario agregar un compartimento desgasificador específico al diseño de cualquier fotobiorreactor.Un desgasificador de vórtice podría tener una amplia funcionalidad en este campo, ya que el flujo de vórtice es tanto un método eficaz de intercambio de gases como una tecnología escalable; sin embargo, ajustar las fuerzas de corte para evitar matar organismos de cada especie individual mientras se mantiene el máximo intercambio de oxígeno, probablemente impide un diseño pasivo de "talla única".maryambehbashi@gmail.com