La detección de quórum endógena orquesta los comportamientos sociales microbianos para la adaptación de la digestión...

Área de la Ciencia:

• Microbiología Ambiental y Microbiología Ambiental.
• Biotecnología La biotecnología es la biotecnología.
• Ingeniería de Tratamiento de Aguas Residuales.

Sus antecedentes:

• La digestión anaeróbica mesófila (DA) es eficaz para el tratamiento de aguas residuales, pero es sensible a temperaturas fuera de 30-40°C.
• Las bajas temperaturas tienen un impacto negativo en el rendimiento de AD, las comunidades microbianas y las propiedades de los lodos granulares.
• La investigación sobre la mejora de la AD bajo estrés se ha centrado en las moléculas exógenas de detección de quórum (QS), con una investigación limitada en el QS endógeno.

Objetivo del estudio:

• Investigar la adaptación al estrés microbiano mediada por sistemas endógenos de QS durante la reducción gradual de la temperatura en un reactor de manto de lodo anaeróbico de flujo ascendente (UASB).
• Para analizar el impacto de la disminución gradual de la temperatura (35 ° C a 20 ° C) en el rendimiento del reactor, la estructura de la comunidad microbiana y las propiedades de los lodos granulares.
• Para aclarar el papel de las moléculas endógenas de QS en la facilitación de la adaptación y la recuperación bajo estrés de baja temperatura.

Principales métodos:

• Funcionamiento de un reactor UASB con una reducción gradual controlada de la temperatura de 35°C a 20°C.
• Monitoreo de la eficiencia de eliminación de la demanda química de oxígeno (COD) y otros indicadores de rendimiento.
• Análisis de la estructura de la comunidad microbiana (bacteriana y arqueal) y las propiedades de los lodos granulares utilizando técnicas moleculares.
• Cuantificación y análisis de moléculas de QS (AHLs y AI-2) y su correlación con las características microbianas y de los lodos a través de pruebas de Mantel.

Principales resultados:

• El reactor UASB mantuvo una eficiencia estable de eliminación de COD (78-79%) incluso a 20 °C después de la adaptación.
• La reducción de la temperatura indujo cambios en las comunidades microbianas, con Proteobacteria dominando a temperaturas más bajas; Pleomorphomonas y Christensenellaceae R-7 mostraron una alta adaptabilidad.
• Se observó un cambio en las vías metanogénicas de acetoclásticas (dominadas por Methanosaeta) a hidrogenotróficas (aumento de Methanobacterium y Methanospirillum).
• Se descubrió que las AHL y AI-2 generadas endógenamente son cruciales para optimizar las comunidades bacterianas y metanogénicas, promoviendo una recuperación más rápida de los lodos.

Conclusiones:

• Las moléculas endógenas de QS (AHLs y AI-2) son reguladores críticos del comportamiento microbiano y la producción de sustancias poliméricas extracelulares (EPS) bajo estrés de temperatura.
• La señalización QS influye en la composición de EPS (proporciones PN / PS) y promueve la adhesión bacteriana, estabilizando los gránulos de lodo y manteniendo las funciones metabólicas.
• La adaptación mediada por QS mejora la digestión anaeróbica psicófila, apoyando el tratamiento energéticamente eficiente de las aguas residuales en climas más fríos y mejorando la comprensión de los efectos de las bajas temperaturas en los sistemas anaeróbicos.