Microtubos de carbón activado cargados de calcio como marco estructural de gránulos aeróbicos: las redes de enlace...

Área de la Ciencia:

• Ingeniería ambiental
• Biotecnología
• Ciencias de los materiales

Sus antecedentes:

• La tecnología de lodos granulares aeróbicos (AGS) se enfrenta a desafíos de granulación lenta e inestabilidad, relacionados con bacterias filamentosas y sustancias poliméricas extracelulares (EPS).
• Los métodos existentes luchan por proporcionar marcos estables para la agregación microbiana eficiente y la eliminación de contaminantes.

Objetivo del estudio:

• Desarrollar y evaluar los microtubos de carbón activado cargados de calcio (ACMT-Ca) como nuevos marcos para mejorar la formación y la estabilidad de AGS.
• Investigar el impacto de los ACMT-Ca en la cinética de la granulación, la integridad estructural, la comunidad microbiana y la eficiencia de la eliminación de contaminantes.

Principales métodos:

• Síntesis y caracterización de ACMTs-Ca.
• Cultivo de AGS utilizando ACMTs-Ca como marco en comparación con un grupo de control.
• Análisis de las propiedades de los gránulos, incluida la distribución del tamaño, la velocidad de sedimentación (SVI) y la resistencia estructural.
• Evaluación de las eficiencias de eliminación de contaminantes (COD, TN, TP).
• Análisis metagenómico para investigar la estructura de la comunidad microbiana y la abundancia de genes funcionales.

Principales resultados:

• ACMTs-Ca redujo significativamente la barrera energética interfacial para el apego microbiano.
• La granulación AGS madura se logró en 30 días con ACMTs-Ca, en comparación con 140 días para el control.
• Los marcos AGS que incorporan ACMTs-Ca mostraron un aumento del 80% en la resistencia estructural, atribuido a una red de alginato de calcio y polisacárido.
• El sistema AGS-ACMTs-Ca logró altas tasas de eliminación: 96% COD, 80% TN y 99,48% TP.
• El análisis metagenómico reveló cambios en las comunidades microbianas y la expresión génica que favorecen el EPS estabilizado por calcio.

Conclusiones:

• Los ACMT-Ca sirven como marcos efectivos para la formación rápida y estable de AGS.
• La red de coordinación calcio-alginato mejora la integridad estructural del gránulo, reduciendo la dependencia de las bacterias filamentosas.
• La estrategia ACMTs-Ca promueve la regulación del nicho microbiano y mejora el rendimiento general del tratamiento de aguas residuales.
• Este enfoque ofrece una solución sostenible para el cultivo de AGS robusto para mejorar la eliminación de contaminantes.