En el present treball s'han desenvolupat i caracteritzat biofilms per a la detoxificació d'efluents contaminats amb compostos reduïts de sofre. En primer lloc es va dissenyar un bioreactor basat en una columna il·luminada que aporta una gran i heterogènia superfície d'adhesió per als microorganismes, i en el qual no hi ha aportació externa d'oxigen. El sistema de control, basat en el potencial redox, permet mantenir constant la concentració residual de sulfur d'hidrogen en el rang micromolar, evitant la inhibició dels microorganismes i mantenint al mateix temps la qualitat de l'efluent generat. S'han realitzat tres experiments per tal de provar el sistema, el primer amb un cultiu pur de Chlorobium limicola, i després amb mostres naturals (sediment lacustre i tapet microbià) per tal d'aconseguir biofilms complexos. Els biofilms es desenvolupen ràpidament assolint-se una elevada biomassa en tots els casos. El comportament dinàmic del sistema és més lent que el dels sistemes de biomassa en suspensió, però alhora més estable a les pertorbacions. De fet, el sistema és capaç de mantenir l'oxidació de sulfurs i la qualitat de l'efluent generat fins i tot quan les condicions de llum incident o de concentració de sulfur d'hidrogen a l'entrada del sistema canvien. S'han caracteritzat els biofilms complexos amb eines clàssiques (microscopi i anàlisi de pigments) i també amb eines moleculars (biblioteques genètiques). En primer lloc, s'han avaluat diferents mètodes d'extracció d'ADN per tal de trobar el millor per a les nostres mostres. S'ha comparat l'eficiència d'extracció quantificant l'ADN obtingut, i la diversitat recuperada en cada mètode amb electroforesi en gels de gradient desnaturalitzant (DGGE). El mètode basat en un trencament mecànic amb microesferes de vidre seguit d'una lisi enzimàtica i una extracció amb fenol és el més apropiat per a l'extracció d'aquests biofilms. La caracterització del biofilms ha revelat una elevada diversitat microbiana tant a nivell filogenètic com fisiològic. Ambdós biofilms presenten una gran riquesa d'espècies així com un elevat grau de microdiversitat entre alguns grups. S'observen algunes diferències en els grups filogenètics predominants entre els dos biofilms. S'han recuperat membres relacionats amb les subclasses Alpha i Gamma del grup Proteobacteria, amb el grup Cytophaga-Flavobacterium-Bacteroides així com amb cloroplasts d'algues en ambdós biblioteques genètiques. A més, en el biofilm desenvolupat a partir del sediment lacustre, també s'han trobat membres de les subclasses Beta i Delta-Proteobacteria, del grup Cianobacteria i dels bacteris Gram-positius de baix contingut en G+C (Firmicutes). Per contra, la biblioteca realitzada amb el biofilm desenvolupat a partir del tapet microbià conté una elevada proporció de clons relacionats amb les Epsilon-Proteobacteria i amb els Chlorobi. Tot i que els membres trobats pertanyent a tots aquests grups filogenètics són diferents, representen els mateixos grups funcionals. El sulfhídric era oxidat anaeròbicament pels bacteris fototròfics del sofre i els bacteris vermells no del sofre, i aeròbicament pels bacteris quimiolititròfics del sofre utilitzant l'oxigen produït pels organismes fototròfics oxigènics. Altres microorganismes com els bacteris heterotròfics podrien contribuir al funcionament del sistema a través del reciclatge de la matèria orgànica. En conclusió, trobem una elevada diversitat tant a nivell funcional com taxonòmic en els biofilms desenvolupats. Diferents grups funcionals representats per diferent espècies (heterotròfiques, fotoautotròfiques i quimioautotròfiques) coexisteixen al sistema. A més, també trobem microdiversitat (similitud per sobre del nivell d'espècie en la seqüència del gen 16S ADNr). Aquesta elevada diversitat podria ser molt important per al funcionament a llarg termini del reactor.
Development and characterization of sulfide-oxidizing biofilms
Ferrera Ceada, I. M. (Autor/a). 4 jun 2004
Tesis doctoral