Evaluación de bioindicadores de control para poblaciones microbianas en digestores anaerobios

Abstract

La aplicación de bioindicadores en el campo de la digestión anaerobia no está muy extendida y por lo general se queda en experiencias de laboratorio con objetivos meramente investigativos. En este trabajo, se ha querido llevar estos bioindicadores a otro nivel, demostrando que son útiles herramientas para la gestión de reactores anaerobios en el tratamiento de aguas residuales urbanas e industriales. Se han aplicado bioindicadores en diferentes inóculos para conocer su comportamiento y así poder desarrollar un protocolo de mantenimiento predictivo de anticipación a los problemas que puedan existir en digestores anaerobios. Esto tiene un contenido económico y ecológico de un gran calibre, ya que hasta ahora esto se ha hecho de manera rutinaria con indicadores físicoquímicos que no permiten prever situaciones no deseadas, cuando el problema ya ha aparecido. Se han utilizado como bioindicadores la actividad hidrolítica específica (AHE), la actividad acidogénica específica (AAE) y actividad metanogénica específica (AME). Como bioindicadores moleculares se han utilizado la extracción de ADN, la identificación de ácido ribonucleico ribosomal 16s (ARNr 16S) la coenzima A metilo (mcrA) y la adenosina fosfosulfato reductasa alfa (aprA). La primera etapa de la investigación ha consistido en optimizar los métodos de las actividades específicas, para lo cual se experimentaron con variables como la agitación de viales, la adición de nutrientes y tiempo de medición. También se ha optimizado el método de extracción de ADN, probando diferentes vías de purificación de las muestras de inóculos anaerobios que contienen una gran concentración de impurezas. Luego teniendo estos dos métodos a punto, se realizó la segunda etapa de la investigación que consistió en la aplicación de las actividades específicas y la extracción de ADN en cinco inóculos anaerobios, realizando paralelamente análisis fisicoquímicos y mediciones periódicas de metano para cuantificar las actividades específicas y correlacionarlas con los parámetros fisicoquímicos. Por su parte, en la tercera etapa de la investigación, se aplicaron todos los bioindicadores en tres inóculos diferentes del laboratorio del IRTA (Instituto de investigación y tecnología agroalimentaria) con el objetivo de obtener una muestra representativa para obtener información genética. En esta última etapa, primero se realizó el ensayo de actividades específicas, luego de un tiempo de medición de metano se tomaron las muestras para la extracción del ADN, para finalmente realizar el análisis genético por medio de la Quantitative Polimerasa chain reaction (qPCR). Se ha encontrado que la fase limitante para los inóculos estudiados fue la metanogénica, la actividad hidrolítica y la actividad acidogénica obtuvieron mejores resultados. Se han obtenido correlaciones positivas entre las actividades específicas y los parámetros fisicoquímicos y entre las actividades específicas y los bioindicadores moleculares. Se evidenció también como la producción de metano esta correlacionada con los bioindicadores moleculares, ya que los inóculos que tenían más producción de metano eran los que tenían más concentración de ADN. Estas correlaciones nos han ayudado a establecer que estos bioindicadores pueden complementarse con los parámetros fisicoquímicos para entender mejor el estado y la actividad del inóculo. Se ha comprobado que los bioindicadores moleculares son herramientas muy interesantes que permiten saber de la abundancia relativa y la actividad de las poblaciones microbianas en inóculos anaerobios. Finalmente, se desarrolla una guía de cómo utilizar estos bioindicadores en un biomantenimiento y biocontrol, que exponen soluciones prácticas y biológicas en los reactores anaerobios.