Name: Desarrollo de sulfidogénicos lodos de sedimentos marinos y tricloroetileno Reducción en un reactor anaerobio de flujo ascendente Manta lodos (Video) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 19 s
Description: Aprende a desarrollar lodos sulfidogénicos a partir de sedimentos marinos en un reactor UASB anaerobio de flujo ascendente. Evalúa la reducción de tricloroetileno (TCE) bajo condiciones sulfatorreductoras para aplicaciones de biorremediación ambiental.

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Los autores agradecen el apoyo financiero brindado por el Instituto Politécnico Nacional 20120110, 20130399 y 20140239 SIP y también por el Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal México (PICS 08-79, ICYT-DF, 2009-2012). Gracias también a CONACYT – México por la beca de posgrado (225806) otorgada a Selene Montserrat García-Solares y por el apoyo financiero brindado por la beca 82627.

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</ol>

Los autores Selene Montserrat García-Solares, Claudio Garibay-Orijel y Claudia Guerrero Barajas presentaron (como inventores) en 2012 la solicitud para obtener una patente titulada: "Proceso para el tratamiento anaeróbico de aguas residuales industriales con alto contenido de sulfato y compuestos clorados". Esta presentación ha sido aprobada en la etapa de formateo. La presentación tiene como titular de los derechos al Instituto Politécnico Nacional.

Hay varias aplicaciones de sulfidogenesis en biotecnología ambiental, una de las aplicaciones más utilizadas del metabolismo de las bacterias reductoras de sulfato en consorcios con la fermentación de bacterias es en el tratamiento de aguas residuales. Reactores UASB son algunos de los principales enfoques de ingeniería para el tratamiento de aguas residuales industriales con altas concentraciones de sulfato. En este trabajo, se presenta un protocolo para obtener lodos sulfidogénicos de sedimentos marinos en un reactor ...

Una de las contribuciones más importantes a la biotecnología ambiental fue el diseño de biorreactores en los que el lodo utilizado (inóculo) era capaz de realizar en condiciones reductoras de sulfato. La reducción de sulfato (SR) permite el tratamiento de corrientes de aguas residuales que contienen altas concentraciones de sulfato en adición a la eliminación simultánea de DQO, metales pesados ​​y contaminantes orgánicos, un hecho que hace SR una característica deseable de los lodos 1. Algunos ejemplos de los efluentes contaminados con sulfato provienen de industrias de curtiduría, papel, farmacéutica y de fabricación de productos químicos 1. Sin embargo, la mayor parte de la literatura se refiere a sulfidogénicos lodos cuando lodo granular metanogénica se ha adaptado a sulfidogenesis 2. Esta adaptación se logra comúnmente mediante la manipulación de la DQO / SO 4 2- relación en el biorreactor y la adición de productos químicos para inhibir metanógenos en el 2,3 lodos. Además del largo tiempo de que may requerir la formación de los gránulos sulfidogénicos, la competencia entre los metanógenos y reductores de sulfato y la tolerancia de los lodos a altas concentraciones de sulfuro son algunos de los principales problemas que pueden surgir si el lodo sulfidogénicos utilizado en el biorreactor se obtiene de la adaptación de predominantemente lodos metanogénica al sulfato reductoras. En este trabajo, se describe el procedimiento para obtener un lodo predominantemente sulfidogénicos de respiraderos hidrotermales sedimentos (Punta Mita, Nayarit, México) en un reactor de manto de lodo anaerobio de flujo ascendente (UASB), a continuación, evaluamos su sulfato reducción de la actividad en el tiempo y llevamos a cabo un experimento para evaluar su aplicación en la decloración reductiva. Se eligió La ubicación de los sedimentos ya que se ha informado de que en ese sitio hay formación de sulfuros debido a la actividad exhibida por la reducción de sulfato de la comunidad microbiana que habitan en ese particular lugar 4. Hay severAL ventajas en la obtención de este lodo sulfidogénicos de los sedimentos sobre la adaptación de lodo granular metanogénica a sulfidogenesis. Algunas de estas ventajas son: (1) no es necesario para formar gránulos para el biorreactor de operar, (2) el lodo tolera concentraciones relativamente altas de sulfuro de comparación con otros UASB que operan con lodos metanogénica adaptado, y (3) no se no hay competencia por el sustrato con metanógenos incluso si acetato se utiliza en la mezcla de ácidos grasos volátiles que se incluye en el medio de cultivo para promover la formación de los lodos. Este procedimiento se siguió para promover sulfidogenesis debido a los sedimentos marinos son una piscina natural de una amplia variedad de microorganismos, tales como sulfato de reducción de las bacterias, fermentación de bacterias y deshalogenar bacterias sólo para mencionar algunos 5,6. El tipo de consorcio desarrollado a partir de sedimentos marinos mediante el uso de este protocolo puede exhibir la eficiencia en la reducción de sulfato y, por lo tanto, altas s<html> ulfate la reducción de actividad con el tiempo y una mayor tolerancia a sulfuro en concentraciones más altas que el reportado como tóxico para los metanógenos y bacterias reductoras de sulfato. Por otra parte, es probable que la capacidad de deshalogenante también se muestra en los sedimentos, siguiendo el protocolo propuesto aquí, pero puede depender de la comunidad microbiana inicial. Esta suposición se hace con base en el hecho de que la decloración reductiva puede ocurrir ya sea por la respiración o cometabolismo, dos condiciones que pueden ser promovidas en la comunidad microbiana marina 7. El cultivo de los sedimentos para obtener el lodo se llevó a cabo mediante el uso de una mezcla de acetato, propionato y butirato como sustrato debido a que estos ácidos grasos volátiles son utilizados por varias cepas de bacterias reductoras de sulfato. Estos ácidos son también el tipo de compuestos de carbono que se encuentran con frecuencia en los sedimentos marinos, según varios reportes en la literatura sobre el material carbonoso en los sedimentos marinos 5,6. contenido &quot;&gt; Por último, algunos de los compuestos más tóxicos que se encuentran en masas de agua subterránea y otra de agua en todo el mundo estan los disolventes clorados como el tricloroetileno (TCE) o percloroetileno (PCE). Estos compuestos son tóxicos, no sólo para el ser humano, pero también a los microorganismos, particularmente TCE, que todavía se considera un contaminante prioritario por la Agencia de Protección Ambiental de los EE.UU. 8. En este trabajo se propone un experimento en el que el lodo sulfidogénicos se prueba en su capacidad de reducir el TCE en concentraciones que están en el rango reportado para compuestos clorados biodegradación en condiciones metanogénicas 9,10. Vale la pena mencionar que la mayor parte de la investigación sobre la biodegradación de compuestos clorados se ha realizado en condiciones metanogénicas 9,10. Consideramos que el experimento con TCE se propone en este protocolo es un buen ejemplo de las posibles aplicaciones de los lodos. El objetivo de este experimento fue al correovalorar la tolerancia de los lodos a la TCE y el efecto TCE en el sulfato de reducción de la actividad. Teniendo en cuenta que la mayor parte de la investigación sobre la biodegradación de compuestos clorados se lleva a cabo bajo condiciones metanogénicas, este protocolo sugiere la formación de un lodo puede ser usado para simultáneamente: (1) eliminar el sulfato, (2) eliminar la DQO y (3) eliminar compuestos clorados. Un paso más podría ser la de evaluar el lodo en la eliminación simultánea de TCE y los metales pesados ​​(además de sulfato y COD), dos condiciones que no pueden ser evaluados bajo condiciones metanogénicas.

<table><tbody><tr><td>tricloroetileno&nbsp;</td><td>sigma Aldrich</td><td>251402</td><td></td></tr><tr><td>cis-1,2-diclorotehylene</td><td>sigma Aldrich</td><td></td><td></td></tr><tr><td>trans-1,2-dicloroetileno</td><td>sigma Aldrich</td><td>D-62209</td><td></td></tr><tr><td>cloruro de vinilo scotty standard</td><td>supelco</td><td></td><td>1.000 ppm v/v en nitrógeno</td></tr><tr><td>eteno scotty standard</td><td>supelco</td><td></td><td>99% de pureza</td></tr><tr><td>bomba</td><td>Masterflex</td><td></td><td>Modelo 7553-75</td></tr><tr><td>espectrofotómetro</td><td>cualquier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>microcentrífuga</td><td>cualquier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>jeringa hermética al gas&nbsp;</td><td>cualquier</td><td></td> reactor de vidrio UASB de <td>100 y 200 microlitros</td></tr>, <tr><td></td><td>cualquier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>cromatógrafo de gases en diseño&nbsp;</td><td>cualquier</td><td></td><td>detector FID</td></tr><tr><td>columna capilar SPB-624</td><td>supelco</td><td></td><td></td></tr><tr><td>medidor de pH</td><td>cualquier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>tubo de viton</td><td>Masterflex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>reactivos de medio basal</td><td>cualquier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>reactivo de metales traza cualquier</td><td></td><td></td><td></td>reactivo de</tr><tr><td>solución de vitaminas</td><td>cualquier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>sulfato de sodio</td><td>cualquier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ácido graso volátil</td><td>cualquier</td><td></td><td></td></tr><tr><td>kit de determinación de DQO</td> Rango <td>HACH</td><td></td><td>0-15.000 mg/L</td></tr><tr><td>Kit de clonación TOPO-TA pCR&reg; 4.0&nbsp;</td><td>Invitrogen, US</td><td></td><td></td></tr><tr><td>S.N.A.P. TM Miniprep Kit&nbsp;</td><td>Invitrogen, Reino Unido</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Pure link TM Quick Plasmid Miniprep kit</td><td>Invitrogen</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

desarrollo de sulfidogénicos lodos de sedimentos marinos y tricloroetileno reducción en un reactor anaerobio de flujo ascendente manta lodos

Development of Sulfidogenic Sludge from Marine Sediments and Trichloroethylene Reduction in an Upflow Anaerobic Sludge Blanket Reactor

La importancia de la reducción de sulfato microbiano radica en las diversas aplicaciones que ofrece en biotecnología ambiental. La reducción de sulfato diseñada se utiliza en el tratamiento de aguas residuales industriales para eliminar grandes concentraciones de sulfato junto con la demanda química de oxígeno (DQO) y metales pesados. El enfoque más común del proceso es con biorreactores anaeróbicos en los que los lodos sulfidogénicos se obtienen mediante la adaptación de lodos granulares predominantemente metanogénicos a la sulfidogénesis. Este proceso puede llevar mucho tiempo y no siempre elimina la competencia por el sustrato debido a la presencia de metanógenos en el lodo. En este trabajo, proponemos un enfoque novedoso para la obtención de lodos sulfidogénicos en los que los sedimentos de los respiraderos hidrotermales son la fuente original de microorganismos. La comunidad microbiana desarrollada en presencia de sulfato y ácidos grasos volátiles es lo suficientemente amplia como para mantener la reducción de sulfato durante un largo período de tiempo sin exhibir inhibición debido al sulfuro. 
Este protocolo describe el procedimiento para generar el lodo a partir de los sedimentos en un reactor de tipo manto de lodo anaeróbico de flujo ascendente (UASB). Además, el protocolo presenta el procedimiento para demostrar la capacidad de los lodos para eliminar mediante decloración reductora un modelo de un contaminante orgánico altamente tóxico como es el tricloroetileno (TCE). El protocolo se divide en tres etapas: (1) la formación del lodo y la determinación de su actividad reductora de sulfato en el UASB, (2) el experimento para eliminar el TCE por el lodo, y (3) la identificación de microorganismos en el lodo después de la reducción del TCE. Aunque en este caso los sedimentos se tomaron de un sitio ubicado en México, la generación de un lodo sulfidogénico mediante el uso de este procedimiento puede funcionar si se toma una fuente diferente de sedimentos, ya que los sedimentos marinos son un grupo natural de microorganismos que pueden enriquecerse en bacterias reductoras de sulfato.

Un comportamiento típico de la reducción de sulfato en el biorreactor se muestra en la Figura 5. Es importante notar que durante las primeras semanas de la reducción de sulfato de operación será lento. Sin embargo lento, el consumo de más del 90% de sulfato de con el tiempo indica que el inóculo está desarrollando una comunidad microbiana capaz de reducir el sulfato y por lo tanto, enriquecido en bacterias reductoras de sulfato. Los diferentes períodos en la figura indican que la reducc...

La reducción de sulfato microbiano es un proceso de gran importancia en la biotecnología ambiental. El éxito de los reactores sulfidogénicos depende, entre otros factores, de la composición microbiana de los lodos. Aquí, presentamos un protocolo para desarrollar lodos sulfidogénicos a partir de sedimentos de respiraderos hidrotermales en un reactor UASB con fines de decloración reductora.

Desarrollo de sulfidogénicos lodos de sedimentos marinos y tricloroetileno Reducción en un reactor anaerobio de flujo ascendente Manta lodos

The importance of microbial sulfate reduction relies on the various applications that it offers in environmental biotechnology. Engineered sulfate ...

El objetivo general del siguiente experimento es desarrollar un lodo sulfidogénico a partir de sedimentos marinos en un reactor A-U-A-S-B y evaluar su rendimiento en la reducción de TRICLOROETILENO o TCE. Esto se logra recolectando sedimentos marinos para obtener un conjunto con gran variedad de microorganismos que se enriquecen en bacterias reductoras de sulfato cuando se encuentran en un entorno con minerales adecuados, vitaminas del medio y ácidos grasos volátiles que actúan como donadores de electrones. Como segundo paso, los sedimentos marinos se utilizan como inóculo en un reactor A-U-A-S-B, que se ajusta y mantiene bajo condiciones reductoras de sulfato durante varias semanas hasta alcanzar una actividad reductora de sulfato estable.A continuación, se evalúa el consorcio en el reactor sulf cito génico UASB respecto a la reducción de TCE, con el fin de evaluar la capacidad del lodo para transformar contaminantes orgánicos mientras la sulfagénesis aún está activa. Los resultados muestran que se estableció la sulfagénesis en el biorreactor y que el lodo fue capaz de reducir TCE bajo condiciones de reducción de sulfato, según el análisis de la comunidad microbiana, lo que sugier

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