Efectos distintos de los materiales conductores en el tratamiento anaeróbico de aguas residuales ricas en sulfatos en...

Área de la Ciencia:

• Microbiología ambiental
• Ingeniería ambiental
• Biotecnología

Sus antecedentes:

• Los materiales conductores mejoran la transferencia de electrones en la digestión anaeróbica para el tratamiento de aguas residuales.
• El impacto de los modos de funcionamiento de los reactores (reactores de serie secuenciales [SBR] frente a los reactores de flujo continuo [CFR]) en la eficacia del CM es poco conocido.
• El tratamiento de aguas residuales ricas en sulfatos presenta desafíos debido a la dinámica de la comunidad microbiana y el rendimiento del sistema.

Objetivo del estudio:

• Comparar sistemáticamente la eficacia de los CM (magnetita [Fe3O4] y carbón activado en polvo [PAC]) en SBR y CFR para el tratamiento de aguas residuales ricas en sulfatos.
• Para aclarar la influencia del modo de reactor y los CM en las comunidades microbianas, la transferencia de electrones y el rendimiento general del tratamiento.
• Identificar actores microbianos clave y vías metabólicas implicadas en el tratamiento mejorado de las aguas residuales.

Principales métodos:

• Comparación de SBR y CFR modificados con Fe3O4 o PAC para el tratamiento de aguas residuales ricas en sulfatos.
• Análisis de la reducción de sulfatos, la degradación de ácidos grasos volátiles y las tasas de producción de metano.
• Análisis de la comunidad microbiana, incluida la expresión génica (e-pili, citocromo) y el análisis de la red de co-ocurrencia.

Principales resultados:

• Las modificaciones de CM aceleraron significativamente la reducción de sulfato, la degradación de VFA y la producción de metano, con Fe3O4 mostrando la mayor eficacia.
• Los CFR demostraron tasas de metanogénesis significativamente más altas en comparación con los SBR, especialmente con los CM.
• Los SBR experimentaron inhibición de la metanogénesis por el sulfuro de hidrógeno, que los CM no pudieron aliviar; Los CFR favorecieron diferentes vías metabólicas y mejoraron los mecanismos de transferencia de electrones microbianos.

Conclusiones:

• Los CFR son más eficaces que los SBR para el tratamiento de aguas residuales ricas en sulfatos, especialmente cuando se modifican con materiales conductores como Fe3O4 y PAC.
• Los CM mejoran la conductividad del lodo y la actividad de transporte de electrones, con el PAC promoviendo los genes de e-pili y citocromo en los CFR, mientras que el Fe3O4 actúa como un conducto externo en los SBR.
• La selección estratégica de modos de reactor y CM es crucial para optimizar el tratamiento de aguas residuales ricas en sulfatos, con SRB y metanógenos específicos que juegan un papel clave en las redes de transferencia de electrones.