El rendimiento del bioproceso y el particionamiento de COD para la producción de PHA / EPS a partir de lodos...

Área de la Ciencia:

• La biotecnología ambiental es la biotecnología ambiental.
• Ecología microbiana Ecología microbiana.
• Tratamiento de aguas residuales.

Sus antecedentes:

• Aumento de la disponibilidad de flujos secundarios industriales ricos en lactato, etanol y citrato.
• Necesidad de un análisis comparativo de los efectos de estos sustratos en la asignación de carbono activado de los lodos.
• Comprensión limitada de cómo la química del sustrato influye en la formación de polihidroxialcanoatos (PHA) y sustancias poliméricas extracelulares (EPS).

Objetivo del estudio:

• Para comparar los efectos del lactato, el etanol y el citrato en la partición de carbono en el lodo activado de cultivo mixto en condiciones idénticas.
• Para cuantificar el rendimiento del tratamiento, incluida la eliminación de la demanda química de oxígeno (COD) y la partición en PHA y EPS.
• Investigar la influencia del tipo de sustrato en la estructura y función de la comunidad microbiana.

Principales métodos:

• Funcionamiento de tres reactores por lotes de secuenciación paralela alimentados con lactato, etanol o citrato.
• Cuantificación de las eficiencias de eliminación de COD, nitrógeno y fósforo.
• Análisis de la asignación de carbono al PHA intracelular y a las sustancias poliméricas extracelulares (EPS).
• Perfilado de la comunidad microbiana mediante secuenciación.

Principales resultados:

• Se lograron eliminaciones estables de DCO, nitrógeno total y fósforo total (>80%) en todos los reactores.
• La alimentación con lactato dio como resultado la mayor recuperación de PHA (60,7%) y favoreció el poli P ((HB-co-HV) con una mayor proporción de hidroxivalerato.
• La alimentación con etanol condujo a un mayor PHA (rico en polihidroxibutirato), pero también aumentó la EPS y la respiración, con una matriz de EPS humedecida y dominada por proteínas.
• La alimentación con citrato dio lugar a una menor recuperación de PHA (39,6%) y un EPS más sesgado por los polisacáridos con señales húmicas más débiles.
• Las comunidades microbianas cambiaron, con gremios orientados al almacenamiento que enriquecen el lactato, gremios que enriquecen el etanol que desnitrifican y que producen EPS, y citrato que apoya a las comunidades mejoradas de eliminación de fósforo biológico.

Conclusiones:

• La química del sustrato influye significativamente en la asignación de carbono en el lodo activado, dirigiendo el equilibrio entre el almacenamiento de PHA y la formación de EPS.
• El lactato es un sustrato prometedor para maximizar la producción de PHA mientras se mantiene la eliminación de nutrientes.
• El etanol y el citrato ofrecen vías alternativas, que influyen en las características de EPS y la dinámica de la comunidad microbiana, con potencial para estrategias de tratamiento de aguas residuales a medida.