La administración de sustrato de azufre controlado por diálisis mejora la desnitrificación autotrófica del azufre...

Área de la Ciencia:

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

Sus antecedentes:

• La desnitrificación autotrófica de azufre (SAD, por sus siglas en inglés) es un prometedor método de eliminación de nitrógeno bajo en carbono.
• El oxígeno disuelto (DO) inhibe significativamente el SAD al causar oxidación improductiva del azufre y pérdida de electrones.
• Se necesitan estrategias efectivas para mejorar el rendimiento del SAD en condiciones de DO fluctuantes.

Objetivo del estudio:

• Investigar el uso de membranas de diálisis para la liberación controlada de tiosulfato en SAD.
• Para mejorar la resiliencia y la eficiencia del SAD bajo niveles inhibidores de oxígeno disuelto (DO).
• Para dilucidar los cambios en las vías microbianas y metabólicas inducidos por la liberación controlada del sustrato.

Principales métodos:

• Aplicación de membranas de diálisis (1000 y 100 Da) para regular la liberación de tiosulfato.
• Funcionamiento de los reactores bajo condiciones de DO inhibidoras diseñadas (0,5-3,5 mg/L).
• Análisis comparativo de la dosificación directa frente a la dosificación controlada por membrana.
• Análisis de la comunidad microbiana utilizando metagenómica y qPCR para genes específicos (por ejemplo, napA).

Principales resultados:

• El reactor de membrana de 100 Da (R100) logró una eficiencia de eliminación de nitratos un 19% más alta en comparación con la dosificación directa (Rck).
• R100 demostró una mayor fracción de electrones asignados a la desnitrificación (EDUden ≈ 76%) con una acumulación significativa de azufre de valor cero.
• El análisis microbiano reveló un enriquecimiento de bacterias similares a Thiobacillus y un aumento de la prevalencia del gen de la nitrato reductasa (napA) tolerante al oxígeno.
• La liberación controlada de azufre creó un microambiente tamponado por electrones, mejorando la resiliencia del SAD al DO.

Conclusiones:

• Las membranas de diálisis regulan eficazmente los gradientes del sustrato, mejorando el rendimiento del SAD bajo DO inhibidor.
• La liberación controlada de tiosulfato mejora la eficiencia del donante de electrones y promueve la reasignación a nivel de la vía hacia la desnitrificación.
• Este enfoque ofrece una estrategia robusta para la eliminación de nitrógeno en los sistemas de tratamiento de aguas residuales con fluctuación de oxígeno.