Name: Desenvolvimento de sulfidogenico Sludge de sedimentos marinhos e Redução Trichloroethylene em um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (Vídeo) | JoVE Journal
Uploaded: 2015-10-15T14:00:00.000+00:00
Duration: 15 min 19 s
Description: Aprenda a desenvolver lodo sulfidogênico a partir de sedimentos marinhos em reator UASB anaeróbio e avaliar sua capacidade de reduzir tricloroetileno. Este método avança a biorremediação de poluentes orgânicos.

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Os autores agradecem o apoio financeiro fornecido pelo Instituto Politécnico Nacional 20120110, 20130399 e 20140239 SIP e também pelo Instituto de Ciencia y Tecnología del Distrito Federal Mexico (PICS 08-79, ICYT-DF, 2009-2012). Agradecemos também à CONACYT – México pela bolsa de pós-graduação (225806) concedida a Selene Montserrat García-Solares e pelo apoio financeiro fornecido pela bolsa 82627.

<img alt="figura 1" src="/files/ftp_upload/52956/52956fig1highres.jpg" width="450" /> Figura 1. Esquema para os passos do protocolo. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52956/52956fig1large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 1. Recolha sedimentos marinhos para a Formação do Sludge <ol><li> Identificar uma área submarina acessível quer perto de fontes hidrotermais (devido à presença de sulfuretos, o que pode indicar uma maior actividade redutora de sulfato) ou para uma área em que os restos de matéria orgânica são detectáveis. </li><li> Para o propósito deste trabalho, levar cerca de 3 ou 4 kg de sedimentos e drenar a água fora das amostras. Colocar as amostras em sacos plásticos escuros. Não é necessária nenhuma refrigeração. </li><li> Uma vez no laboratório, manter os sacos com as amostras na geladeira, se eles não estão indo para ser utilizado de imediato. Para os fins deste trabalho, SAMPles pode estar no frigorífico durante semanas ou meses antes de os utilizar. </li><li> Tomar uma grande porção da amostra de sedimento (isto é, 1 ou 2 kg) e utilizar uma malha adequada (0,2 cm) para eliminar os sedimentos a partir de grandes fragmentos de material carbonado que pode ser encontrado ou algumas pedras que podem estar presentes. Nota: Neste caso, uma malha de 0,20 cm de diâmetro (0,0767 in) foi utilizado, mas pode ser de um tamanho diferente de acordo com o tamanho das partículas na amostra. <ol><li> Depois de passar o sedimento através da malha, misturar a porção seleccionada para promover que a porção é homogénea. </li><li> Retirar amostras mais pequenas separadas (isto é, 2 a 3 g) para determinar os sólidos suspensos voláteis conteúdo (VSS), seguindo os métodos padrão 11. Nota: Consulte a Figura 2 para obter os passos 1.2 a 1.4. </li></ol></li></ol><img alt="Figura 2" src="/files/ftp_upload/52956/52956fig2.jpg" /> Figura 2. Fotografias das amostras de sedimentos.As amostras (A) de sedimentos apenas depois de ter sido feita. Amostra (B) de sedimentos depois de passar através da malha. (C) Amostra colhida para a pesagem antes de sólidos suspensos voláteis (VSS) determinação. A placa de Petri não precisam ser esterilizados. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52956/52956fig2large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 2. Bioreactor Set Up <ol><li> Para os fins deste trabalho, usar um reactor de vidro de UASB com um volume de trabalho total de 3 L. Em alternativa, usar um 1 ou 2 L de volume do reactor de vidro. </li><li> Com base no conteúdo do VSS dos sedimentos calcular a quantidade de sedimento para ser usada como inoculo para se obter 5 g de VSS no 1 L. </li><li> Levar em conta que, se a quantidade de sedimento após o cálculo é demasiado grande, o volume, em seguida, cerca de 25% a 30% do bioreactor deveria ser ocupada por os sedimentos em vez disso. <ol><li> Grave o conteúdo VSS, uma vez quevai mudar quando a comunidade microbiana é enriquecido no biorreator. O conteúdo VSS é necessária para os cálculos de sulfato de redução da atividade no biorreator. </li></ol></li><li> Assegure-se que a concentração final da solução de meio de tampão basal e no biorreactor é similar ao relatado por Guerrero-Barajas et ai. (2014) 12. <ol><li> Assegurar que os volumes finais dos sedimentos, meio basal, solução tampão e ácidos gordos voláteis são iguais ao volume de trabalho final do reactor. O meio basal 12 receita contém as concentrações apropriadas para a solução de traços de metais e vitaminas. </li><li> Prepara-se uma solução stock de meio basal e solução tampão numa concentração apropriada para o volume de trabalho do reactor utilizado (ou seja, 2, 3 ou 4 vezes mais concentrado do que a relatada no passo 2.4) para garantir que, quando é diluída, é na concentração relatado por Guerrero-Barajas et ai. (2014)12). Nota: A solução-mãe para o meio basal é sempre necessária, contudo, a solução tampão é necessário apenas no arranque. Não é necessário adicionar uma solução tampão depois de este tempo. </li><li> Prepara-se uma solução estoque de ácidos gordos voláteis: acetato, propionato e butirato de 2,5: COD proporção 1: 1. Leve em conta para os cálculos do acetato de sódio incluídos no meio basal. A concentração de COD final no reactor deve ser de 2,7 g / L. Cuidado: Prepare esta solução em um exaustor. Use luvas de borracha nitrílica e óculos de proteção para a preparação desta solução. Ter em conta a estequiometria das reacções de sulfato com os ácidos gordos voláteis que é mostrado na Figura 3. </li><li> Prepara-se uma solução estoque de sulfato de sódio (Na 2 SO 4) em uma concentração apropriada para fornecer ao reactor uma concentração final de 4,000 mg / L do ião sulfato (SO 4 2-). Alternativamente, incluem the quantidade de sulfato necessário no meio basal em vez de adicionar-lo a partir de uma solução estoque, enquanto o sulfato de final (SO 4 2-) a concentração é direita. </li></ol></li><li> Colocar os sedimentos no reactor misturado com uma porção do meio de base para se certificar de que elas cheguem ao fundo do reactor. <ol><li> Adicionar o resto da solução de meio de tampão basal e misturado com a solução de ácidos gordos voláteis e da solução de sulfato. Certifique-se de que a solução de ácidos gordos voláteis é vertida para dentro do líquido. Nota: Realize esta etapa em um exaustor. </li><li> Defina as conexões e tubulações do reator para a bomba de reciclagem. Definir a taxa de fluxo de reciclagem em 60 ml / min. Definir o biorreactor na câmara de temperatura de 34 ° C. Verifique regularmente se as variações de temperatura são pequenos (ou seja, 34 ± 1,7 ° C) </li><li> Defina as conexões com a coluna de deslocamento de gás. Nota: Consulte a Figura 4 para passos 2.1 a 2.5. </li> &lt;/ ol&gt; </li></ol><img alt="Figura 3" src="/files/ftp_upload/52956/52956fig3highres.jpg" width="600" /> Figura 3. A estequiometria de redução de sulfato com VFA (acetato, propionato e butirato). <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52956/52956fig3large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> <img alt="Figura 4" src="/files/ftp_upload/52956/52956fig4highres.jpg" width="400" /> Figura 4. reator UASB. (A) de tempo inicial. (B) regime contínuo depois de 300 dias de operação. <a href="https://www.jove.com/files/ftp_upload/52956/52956fig4large.jpg" target="_blank">Por favor clique aqui para ver uma versão maior desta figura.</a> 3. O funcionamento do reactor para promover Sulfidogenesis e crescimento dos microrganismos Nota: Permitir para o inóculo para consumir a volatile ácidos gordos e sulfato. Para este efeito, esperar durante uma semana para efectuar a primeira análise para o sulfato, sulfeto e consumo de COD. <ol><li> Após uma semana de incubação tomar uma amostra de 5 a 7 ml de líquido para realizar a análise de CQO, sulfato e teor em sulfureto e de pH seguindo métodos convencionais 11, 13. <ol><li> Analise sulfureto no espectrofotometricamente líquido (no comprimento de onda (λ) de 670 nm), seguindo o método de azul de metileno 13. <ol><li> Colocar 5 ml de uma solução de acetato de zinco (2% w / w) num balão volumétrico de 25 ml, adicionar rapidamente 200 ul da amostra com a solução de acetato de zinco. </li><li> Adicionar 2,5 ml de solução de uma N, N-dimetil-p-fenilenodiamina oxalato (DMP) (0,2% w / w em 20% de H 2 SO 4) e 125 ul de sulfato de ferro (III), solução de sulfato de amónio (10% w / w em 2% de H 2 SO 4) e completa com água destilada a 25 ml em frasco volumétrico. Aguarde 30 minutos para a reaçãoa ocorrer, o tempo em que a cor azul é estabilizada 13.. Nota: Espere pelo menos 15 minutos, mas não mais do que 60 minutos para testar as amostras no espectrofotômetro. Realizar a leitura da solução final azul no espectrofotómetro. </li></ol></li><li> Analise sulfato de acordo com métodos padrão 11. Aqui, quantificar sulfato como sulfato de bário, usando um método turbidimétrico. <ol><li> Colocar 5 ml de uma solução de condicionamento (ácido clorídrico HCl 1: 1) num balão volumétrico de 25 ml, adicionar 1 ml de amostra, previamente centrifugado (a 11.320 x g), para terminar a 25 ml do frasco volumétrico com água destilada e adicionar 1 g de cloreto de bário. </li><li> Misture a solução durante 1 min num vórtice. Espere por 4 min para o sulfato de bário para formar e ler a amostra no espectrofotômetro em um comprimento de onda (λ) de 420 nm 11. </li></ol></li><li> Analise COD de acordo com métodos padrão 11. Como alternativa, use um COD Determinakit ção. <ol><li> Antes da determinação de COD, centrifugar a amostra cuidadosamente (11.320 xg a) para remover o sulfureto remanescente que pode interferir na determinação. Se necessário, centrifugar duas vezes: a primeira vez imediatamente após a colheita da amostra ea segunda vez esperar 6 ou 8 horas e, em seguida, realizar a análise COD. </li><li> Adicionar 2 ml de amostra para um frasco de reacção do kit de determinação de COD, selar o frasco e homogeneizar a mistura por agitação suave. Prepara-se uma placa através da adição de 2 ml de água destilada para um outro frasco de reacção e homogeneizar a mistura. </li><li> Colocar os tubos no reactor de digestão a 150 ° C durante 2 horas. Remover os frascos e deixe-os arrefecer no escuro. Tome as leituras dos frascos no espectrofotômetro em um comprimento de onda de 620 nm. </li></ol></li><li> Obter o volume de gás a partir da coluna de deslocamento de gás. </li></ol></li><li> Aguarde até mais 5 a 7 dias até que o sulfato é consumido. Sulfato de COD e deve ser consumido numaproximadamente 85% a 90% antes de uma nova fornada alimentada é iniciado. </li><li> Uma vez sulfato (e COD) são consumidos, completamente repita o passo 2.4. Fornecer meio fresco e novos nutrientes para cada lote. </li><li> Repita os passos 3.1 e 3.2. Neste ponto, cada lote deve durar entre 7 e 10 dias. </li><li> Quando 3 a 4 lotes foram concluídos, repita a etapa 2.4, mas aumentar a concentração de CQO a 4 g / L. </li><li> Repita o passo 3.1 e 3.2 passo. <ol><li> Repetir o passo 3.3, mas aumentar a concentração de CQO a 6 g / L. </li><li> Repetir 3.6 e 3.6.1 aumentando gradualmente até concentração de CQO é 10 g / L. Nota: Adicione o gráfico que apresenta a concentração de sulfato (mg / L) em função do tempo (d). </li></ol></li><li> Quando o consumo de sulfato é superior a 80% em menos de 24 h e isto ocorre durante mais de uma semana, mudar o funcionamento do reactor de modo contínuo. Para o modo contínuo definir o tempo de retenção hidráulica (TRH) em 24 horas e manter a concentração de sulfato a 4 g / L e o CODem 10 g / L. Nota: Com o tempo o consumo deve ser sulfato mais rápido. </li></ol> 4. redutoras de sulfato atividade de teste <ol><li> Antes deste teste se certificar de que o biorreactor em regime contínuo apresenta variação inferior a 10% na concentração de sulfato restante. </li><li> Em um determinado dia, parar o reactor após um ciclo HRT e conduta passo 2.4. Para o passo 2.4.3 utilizar uma concentração de CQO de 10 g / L. </li><li> Uma vez que o bioreactor é alimentado, levar de 5 a 7 ml de amostras do líquido e para executar a análise COD, sulfato, sulfeto (passo 3.1) e o pH a cada hora. Anote o volume de gás produzido. </li><li> Calcule o sulfato de reduzir a atividade de acordo com a literatura 14. <img alt="Equação 1" src="/files/ftp_upload/52956/52956eq1.jpg" /></li></ol> SRA = sulfato de redução da atividade (mg COD-H 2 S) / gVSS * d m H 2 </em&gt; S = concentração, expressa em mg de sulfureto de COD-H 2 S VSS = volátil concentração de sólidos em suspensão t = tempo (d ou h) <ol start="5"><li> Adicione os gráficos correspondentes que mostram a percentagem de consumo de sulfato versus concentração de sulfureto ao longo do tempo, em mg / L. Faça os gráficos que mostram percentagem de consumo de COD ao longo do tempo. Adicione os gráficos que mostram a variação do pH ao longo do tempo. </li></ol> 5. O tricloroetileno (TCE) Teste de Redução <ol start="1"><li> Antes deste teste se certificar de que o bioreactor está a trabalhar em regime contínuo e mostra uma variação inferior a 10% na concentração de sulfato restante. Não inicie esse teste se a redução de sulfato em biorreator é inferior a 90%. </li><li> Prepara-se uma solução estoque de tricloroetileno (TCE), tendo em conta que a concentração final desse composto na fase líquida do bioreactor deve ser de 300 uM. Considere o partitioning do composto para o espaço de topo, utilizando a constante adimensional Lei Henry&#39;s (H&#39;) de TCE a 34 ° C. H&#39;at 34 ° C durante TCE é 0,4722. <img alt="Equação 2" src="/files/ftp_upload/52956/52956eq2.jpg" /> Cuidado: Prepare esta solução num fumehood e usar luvas e óculos de proteção. <ol><li> Por exemplo, para uma solução stock de 5.000 mM, calculada como segue: <img alt="Equação 3" src="/files/ftp_upload/52956/52956eq3.jpg" /> TCE concentração da fase gasosa = (0,4722) * (5.000) = 2.139 M. Inclua essa concentração na preparação da solução de estoque uma vez que esta quantidade de TCE será no espaço de topo. Em seguida, no líquido (água) da solução de reserva, a concentração de TCE real será: 5,000 + 2,139 = 7,139 uM. Densidade TCE = 1,43 g / ml. Converter a 7139 uM de Mg e, em seguida, utilizando a densidade de TCE calcular o volume de TCE para a solução estoque. Nota: A concentração da solução-mãe de TCE may ser inferior a 5,000 uM, isto é, 3000 ou 1000 uM, este depende da quantidade de volume desta solução pode ser entregue para o bioreactor de acordo com o seu volume de fase líquida. </li></ol></li><li> Prepare curvas padrão no cromatógrafo a gás para TCE, cis 1,2-dicloroetileno, trans -1,2-dicloroetileno, cloreto de vinilo e etileno. Prepare os cis -1,2-dicloroetileno e trans curvas padrão -1,2-dicloroetileno a partir de uma solução estoque de estes compostos, seguindo o mesmo procedimento descrito no ponto 5.2 para a solução estoque TCE. Preparar as curvas padrão para o cloreto de vinilo e etileno, diluindo a concentração de cada um dos gases a partir dos padrões (cilindros de gás). <ol><li> Preparar as curvas padrão destes compostos em um intervalo de 20 a 300 | iM. Usar o método relatado por Guerrero-Barajas et ai. (2011) 15, para a análise destes compostos no cromatógrafo de gás. Cuidado: Prepare estes sesoluções ard em um fumehood e usar luvas e óculos de proteção. </li></ol></li><li> Em um determinado dia, parar o reactor após um ciclo HRT e conduta passo 2.4. Para o passo 2.4.3 utilizar uma concentração de CQO de 10 g / L. </li><li> Uma vez que o bioreactor é alimentado, adicionar o TCE directamente para o líquido no bioreactor a partir da solução de reserva preparada no ponto 5.2, a concentração de TCE final na fase líquida do bioreactor deve ser de 300 uM. Defina a HRT a 12 hr. <ol><li> No final de um ciclo de HRT tomar amostras do líquido (500 a 1.000 ul) e análise de conduta para CQO, de sulfato e de sulfureto (passos 3.1.1, 3.1.2 e 3.1.3). Tome amostras do headspace (100 a 250 ul) e realizar análise de TCE, cis 1,2-dicloroetileno, trans -1,2-dicloroetileno, cloreto de vinilo e eteno no cromatógrafo a gás. </li></ol></li><li> Repita o passo 2.4. Para o passo 2.4.3 utilizar uma concentração de CQO de 10 g / L. </li><li> Não repetir qualquer teste de redução TCE até o biorreator apresenta mais de 90% de redução de sulfato e menos variação de 10% em ambos, a redução do sulfato e sulfato restante no bioreactor. </li><li> Repetir 5.4, 5.5 e 5.6 de duas ou três vezes mais. </li><li> Retirar amostras de sedimentos (0,5 g) para realizar a identificação dos microrganismos apenas depois de um teste de redução de TCE tenha terminado. Faça isso depois de testes de redução do TCE 2 ou 3. </li></ol> 6. redutoras de sulfato atividade de teste após a redução TCE Experiment <ol start="1"><li> Repita o passo 4 completamente. </li></ol> 7. Identificação dos microorganismos <ol><li> Recolher amostras de lodo de cerca de 0,5 g cada e realizar a extração de RNA total acordo com o método padrão de 12. </li><li> Amplificar o gene do rRNA 16S com a transcrição reversa e conduzir a reacção em cadeia da polimerase (RT-PCR) um passo 12. </li><li> Desenhar os primers para amplificar ou usar como uma primeira abordagem os sugeridos na literatura 11. Siga o amplificação procedimento sugerido na literatura 12. </li><li> Construir as bibliotecas 16S rRNA. Amplicons de PCR pode ser clonado usando um kit de clonagem-11. Tipicamente, 10 colónias de cada placa (cada colónia representa um produto de PCR) pode ser clonado. Prepara-se o ADN de plasmídeo para sequenciação de acordo com o procedimento sugerido na literatura 12. </li><li> Realizar o sequenciamento de fragmentos. Re-amplificar aproximadamente 1400 pb com os produtos de PCR externos com o protocolo para a amplificação por PCR como descrito anteriormente (passo 7.4) e o clone de acordo com o procedimento sugerido na literatura 12. Isolar o plasmídeo recombinante a partir de E. colônias coli como sugerido na literatura 12. Não realizar o procedimento parcial para o seqüenciamento com primers universais M13 12. </li><li> Conduzir a análise de sequências. Alinhe as sequências de nucleótidos utilizando o Clustal X e ajustar manualmente no editor de texto. Executar pesquisas BLAST das databas NCBIe. (http://www.ncbi.nlm.nih.gov/BLAST/Blast.cgi) 12. </li><li> Obter os números de adesão sequência de nucleótidos. Deposite as sequências de nucleótidos dos clones identificados na base de dados EMBL sequência de nucleótidos (Gen-Bank / EMBL / DDBJ) sob os números de acesso correspondentes (ou seja, JQ713915eJQ713925 para sequências de amplicons) 12. </li></ol>

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Os autores Selene Montserrat García-Solares, Claudio Garibay-Orijel e Claudia Guerrero Barajas apresentaram (como inventores) em 2012 o pedido de obtenção de uma patente intitulada: "Processo para o tratamento anaeróbio de águas residuais industriais com alto teor de sulfato e compostos clorados". Esta submissão foi aprovada para a fase de formatação. A submissão tem o Instituto Politécnico Nacional como proprietário dos direitos.

Existem várias aplicações de sulfidogenesis em biotecnologia ambiental, uma das aplicações mais utilizadas do metabolismo de bactérias redutoras de sulfato em consórcios com bactérias fermentadoras está em tratamento de águas residuais. Reatores UASB estão entre as principais abordagens de engenharia para tratamento de efluentes industriais com elevadas concentrações de sulfato. Neste trabalho, apresentamos um protocolo para obter lodo sulfidogenico de sedimentos marinhos em um reator UASB. Os passos críticos no âmbito ...

Uma das contribuições mais importantes para a biotecnologia ambiental foi o projeto de biorreatores em que o lodo utilizado (inóculo) foi capaz de realizar em condições redutoras de sulfato. Redução do sulfato (SR) permite que o tratamento de fluxos de águas residuais que contêm elevadas concentrações de sulfato de para além da remoção simultânea de COD, metais pesados ​​e poluentes orgânicos, um facto que torna SR uma característica desejável das lamas 1. Alguns exemplos de efluentes contaminados com sulfato de vir de curtumes, papel, farmacêutica e manufatura química indústrias 1. No entanto, a maioria da literatura refere-se a sulfidogenico lamas quando lodo granular metanogênica foi adaptado para sulfidogenesis 2. Esta adaptação é normalmente alcançada através da manipulação do COD / SO 4 2- ratio no biorreactor e adição de produtos químicos para inibir metanógenos na 2,3 lamas. Em adição ao longo tempo que may requerem a formação dos grânulos sulfidogenico, a competição entre os metanogenos e redutores de sulfato e a tolerância da lama a altas concentrações de sulfureto são alguns dos principais problemas que podem surgir se a lama sulfidogenico utilizado no bioreactor é obtido a partir da adaptação de predominantemente lamas methanogenic a sulfato condições redutoras. Neste trabalho, descrevemos o procedimento para obter uma lama predominantemente sulfidogenico de fontes hidrotermais sedimentos (Punta Mita, Nayarit, México) em um reator anaeróbio de manta de lodo (UASB), em seguida, avaliar a sua sulfato de reduzir a atividade ao longo do tempo e realizar um experimento para avaliar a sua aplicação em descloração redutiva. A localização dos sedimentos foi escolhido porque ele tem sido relatado que, nesse local, há formação de sulfuretos, devido à actividade de redução de sulfato exibida pela comunidade microbiana que habitam em particular lugar 4. Há Severvantagens al na obtenção deste lodo sulfidogenico de sedimentos sobre a adaptação do lodo granular methanogenic para sulfidogenesis. Algumas destas vantagens são: (1) não é necessária para formar os grânulos para o biorreactor de operar, (2) as lamas tolera concentrações relativamente elevadas de sulfureto quando comparado a outros UASB que operam com lamas metanogênica adaptado, e (3) não está nenhuma competição para substrato com metanógenos mesmo de etilo é usado na mistura de ácidos gordos voláteis que está incluído no meio de cultura para promover a formação do lodo. Este procedimento foi seguido para promover sulfidogenesis porque sedimentos marinhos é uma associação natural de uma grande variedade de microorganismos, tais como bactérias redutoras de sulfato, da fermentação de bactérias e bactérias desalogenação apenas para mencionar alguns 5,6. O tipo de consórcio desenvolvido a partir de sedimentos marinhos utilizando este protocolo pode apresentar eficiência na redução de sulfato e, portanto, altas s<html> ulfate redução da atividade ao longo do tempo e maior tolerância ao sulfeto em concentrações mais elevadas do que o reportado como tóxico para methanogens e bactérias redutoras de sulfato. Por outro lado, é provável que a capacidade de desalogenação também é mostrado nos sedimentos, seguindo o protocolo proposto aqui, mas pode depender da comunidade microbiana inicial. Esta suposição é feita com base no fato de que descloração redutiva pode ocorrer pela respiração ou co-metabolismo, ambas as condições que podem ser promovidos na comunidade microbiana marinha 7. O cultivo dos sedimentos para obter a lama foi realizada usando uma mistura de acetato, propionato e butirato como substrato, porque estes ácidos gordos voláteis são utilizados por várias estirpes de bactérias redutoras de sulfato. Estes ácidos também são o tipo de compostos de carbono frequentemente encontrados em sedimentos marinhos, de acordo com vários relatos na literatura sobre material carbonáceo em sedimentos marinhos 5,6. conteúdo &quot;&gt; Finalmente, alguns dos compostos mais tóxicas que estão presentes nas massas de água subterrânea e outra de água em todo o mundo são os solventes clorados tais como tricloroetileno (TCE) ou tetracloroetileno (PCE). Estes compostos são tóxicos, não só para o ser humano, mas também para microorganismos, particularmente TCE, que ainda é considerado um poluente prioritária pela Agência de Proteção Ambiental em os EUA 8. Neste trabalho propôs um experimento no qual a lama sulfidogenico é testado em sua capacidade de reduzir TCE em concentrações que estão na faixa relatada por compostos clorados biodegradação sob condições metanogênicas 9,10. Vale ressaltar que a maioria das pesquisas sobre a biodegradação de compostos clorados tem sido conduzida sob condições metanogênicas 9,10. Consideramos que a experiência com TCE proposto neste protocolo é um bom exemplo das aplicações potenciais do lodo. O objetivo deste experimento foi para eavaliar a tolerância das lamas ao TCE e o efeito sobre o sulfato de TCE redução da actividade. Tendo em conta que a maior parte da investigação sobre a biodegradação de compostos clorados é levada a cabo sob condições metanogénicas, este protocolo sugere a formação de uma lama pode ser utilizada para, simultaneamente: (1) remover o sulfato, (2) remover o COD e (3) remover compostos clorados. Um passo adicional pode ser a de avaliar a lama sobre a remoção simultânea de TCE e metais pesados ​​(em adição ao sulfato e COD), duas condições que não podem ser avaliadas sob condições metanogénicas.

<table><tbody><tr><td>tricloroetileno&nbsp;</td><td>sigma Aldrich</td><td>251402</td><td></td></tr><tr><td>cis-1,2-dicloroteetileno</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>cloreto de vinila scotty standard</td><td>supelco</td><td></td><td>1.000 ppm v/v em nitrogênio</td></tr><tr><td>eteno scotty standard</td><td>supelco</td><td></td><td>99% pureza</td></tr><tr><td>bomba</td><td>Masterflex</td><td></td><td>Modelo 7553-75</td></tr><tr><td>espectrofotômetro</td><td>qualquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>microcentrífuga</td><td>qualquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>seringas à prova de gás&nbsp;</td><td>qualquer</td><td></td> reator de vidro UASB <td>de 100 e 200 microlitros</td></tr><tr><td></td><td>qualquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>cromatógrafo gasoso em projeto&nbsp;</td><td>qualquer</td><td></td><td>detector FID</td></tr><tr><td>coluna capilar SPB-624</td><td>supelco</td><td></td><td></td></tr><tr><td>medidor de pH</td><td>qualquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>tubo viton</td><td>Masterflex</td><td></td><td></td></tr><tr><td>reagentes de meio basal</td><td>quaisquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>reagentes de metais traços</td><td>quaisquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>reagentes de solução de vitaminas</td><td>qualquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>sulfato de sódio</td><td>qualquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>ácido graxo volátil</td><td>qualquer</td><td></td><td></td></tr><tr><td>kit de determinação de DQO</td><td>HACH</td><td></td><td>faixa 0-15,000 mg/L</td></tr><tr><td>Kit de clonagem TOPO-TA pCR&reg; 4.0&nbsp;</td><td>Invitrogen, US</td><td></td><td></td></tr><tr><td>S.N.A.P. TM Kit Miniprep&nbsp;</td><td>Invitrogen, Reino Unido</td><td></td><td></td></tr><tr><td>Kit Miniprep de plasmídeo rápido Pure link TM</td><td>Invitrogen</td><td></td><td></td></tr></tbody></table>

desenvolvimento de sulfidogenico sludge de sedimentos marinhos e redução trichloroethylene em um reator anaeróbio de manta de lodo

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

A importância da redução do sulfato microbiano depende das várias aplicações que ela oferece na biotecnologia ambiental. A redução de sulfato projetada é usada no tratamento de águas residuais industriais para remover grandes concentrações de sulfato junto com a demanda química de oxigênio (DQO) e metais pesados. A abordagem mais comum para o processo é com biorreatores anaeróbios nos quais o lodo sulfidogênico é obtido por meio da adaptação do lodo granular predominantemente metanogênico à sulfidogênese. Esse processo pode levar muito tempo e nem sempre elimina a competição por substrato devido à presença de metanógenos no lodo. Neste trabalho, propomos uma nova abordagem para a obtenção de lodo sulfidogênico no qual os sedimentos das fontes hidrotermais são a fonte original de microrganismos. A comunidade microbiana desenvolvida na presença de sulfato e ácidos graxos voláteis é ampla o suficiente para sustentar a redução do sulfato por um longo período de tempo sem exibir inibição devido ao sulfeto. 
Este protocolo descreve o procedimento para gerar o lodo dos sedimentos em um reator do tipo manta anaeróbica de lodo de fluxo ascendente (UASB). Além disso, o protocolo apresenta o procedimento para demonstrar a capacidade do lodo de remover por decloração redutora um modelo de um poluente orgânico altamente tóxico como o tricloroetileno (TCE). O protocolo é dividido em três etapas: (1) a formação do lodo e a determinação de sua atividade redutora de sulfato no UASB, (2) o experimento de remoção do TCE pelo lodo e (3) a identificação de microrganismos no lodo após a redução do TCE. Embora neste caso os sedimentos tenham sido retirados de um local localizado no México, a geração de um lodo sulfidogênico usando este procedimento pode funcionar se uma fonte diferente de sedimentos for coletada, uma vez que os sedimentos marinhos são um pool natural de microrganismos que podem ser enriquecidos em bactérias redutoras de sulfato.

Um comportamento típico da redução do sulfato no bioreactor é mostrado na Figura 5. É importante notar que, durante as primeiras semanas de redução de sulfato de operação será lenta. No entanto lento, o consumo de mais de 90% de sulfato de ao longo do tempo indica que o inoculo é o desenvolvimento de uma comunidade microbiana capaz de reduzir e, portanto, sulfato, enriquecida em bactérias redutoras de sulfato. Os diferentes períodos na figura indicam que a redução de sulfato foi aumenta...

A redução de sulfato microbiano é um processo de grande importância na biotecnologia ambiental. O sucesso dos reatores sulfidogênicos depende, entre outros fatores, da composição microbiana do lodo. Aqui, apresentamos um protocolo para desenvolver lodo sulfidogênico a partir de sedimentos de fontes hidrotermais em um reator UASB para fins de decloração redutiva.

Desenvolvimento de sulfidogenico Sludge de sedimentos marinhos e Redução Trichloroethylene em um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo

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

O objetivo geral do experimento a seguir é desenvolver um lodo sulfetogênico a partir de sedimentos marinhos em um reator A-U-A-S-B e avaliar seu desempenho na redução de TRICLOROETILENO ou TCE. Isso é alcançado mediante a coleta de sedimentos marinhos para obter um pool com grande variedade de microrganismos que são enriquecidos com bactérias redutoras de sulfato quando em um ambiente contendo o mineral apropriado, vitaminas do meio e ácidos graxos voláteis para atuar como doadores de elétrons. Como segundo passo, os sedimentos marinhos são utilizados como inóculo em um reator A-U-A-S-B, que é ajustado e mantido sob condições redutoras de sulfato por várias semanas até atingir atividade redutora de sulfato em regime permanente.Em seguida, o consórcio na reator UASB sulfidogênico é avaliado quanto à redução de TCE, com o objetivo de verificar a capacidade do lodo em transformar poluentes orgânicos enquanto a sulfidogênese ainda está ativa. Os resultados mostram que a sulfidogênese foi estabelecida no biorreator e que o lodo foi capaz de reduzir TCE sob condições de redução de sulfato, com base na análise da comunidade microbiana, sugerindo que a redução de TCE foi realizada por um

development-sulfidogenic-sludge-from-marine-sediments

Research

JoVE Journal

Environment

Ambiente

Laboratório escala biodigestores permitem aos cientistas para pesquisar novas formas de otimização de aplicações existentes de biotecnologia anaeróbia e avaliar o potencial de produção de metano de vários resíduos orgânicos. Este artigo apresenta um modelo generalizado para a construção, a inoculação, operação e monitoramento de uma escala laboratorial continuamente agitada digestor anaeróbico.

Continuamente agitada digestor anaeróbico para converter resíduos orgânicos em biogás: Configuração do Sistema e Operação Básica

Comece com um digestor anaeróbico, um reator selado e livre de oxigênio semeado com um lodo sintético que imita os sólidos depositados das águas residuais.O lodo contém micróbios anaeróbios mesófilos, uma comunidade microbiana mista.Esses micróbios prosperam em temperaturas moderadas e impulsionam a digestão da matéria orgânica do lodo.Misture continuamente o lodo para sustentar a atividade bacteriana e promover a digestão.Mais tarde, adicione bioplásticos, que são polímeros biodegradáveis, ao...

Digestão anaeróbia de bioplásticos para produção de biogás

A Solid State (UASS) Reator Anaeróbio romance foi utilizado para a produção de biogás a partir de matéria-prima fibrosa. Digestores de UASS reator foi hidrotermal carbonizada em HTC biochar em um reator de batelada pressurizado. A integração dos dois conceitos de bioenergia foi aplicado neste estudo para aumentar a produção global de bioenergia.

Avaliação Integrada Digestão Anaeróbia e carbonização hidrotérmica para Bioenergy Production

Um novo projeto de reator, denominado biorreator de alta densidade (HDBR), é apresentado para o cultivo e estudo de comunidades microbianas de alta densidade. Aqui, o HDBR é aplicado com sucesso em uma configuração de fotobiorreator (PBR) para o estudo do metabolismo do nitrogênio por uma comunidade mista de algas de alta densidade.

Um biorreator Novel de Cultivo de Alta Densidade de diversas comunidades microbianas

Um protocolo é descrito para utilizar o dióxido de carbono no gás de usina de gás natural para cultivar microalgas em lagoas abertas de pista. A injeção de gás de flue é controlada com um sensor de pH, e o crescimento das microalgas é monitorado com medições em tempo real da densidade óptica.

Acoplamento da captura de carbono de uma usina com lagoas abertas semi-automatizadas para cultivo de microalgas

A poluição do ar impacta a qualidade de vida de todos os organismos. Aqui, descrevemos o uso da biotecnologia de microalgas para o tratamento de biogás (remoção simultânea de dióxido de carbono e sulfeto de hidrogênio) e a produção de biometano através de lagoas de algas semi-industriais abertas de alta taxa e subsequente análise da eficiência do tratamento, pH, oxigênio dissolvido e crescimento de microalgas.

Purificação de Biogás através do Uso de um Sistema Microalga-Bacteriano em Lagoas Semi-Industriais de Algas de Alta Taxa

Este protocolo descreve uma prática recomendada para determinar a produção de metano e parâmetros cinéticos microbianos usando respirometria para microbiota anaeróbica co-digerindo resíduos de restos de comida e lodo ativado por resíduos.

Medindo o potencial de biometano de resíduos de restos de alimentos co-digeridos anaerobicamente com lodo ativado por resíduos usando respirometria

Este protocolo detalha a montagem de matrizes de mini-biorreatores a serem utilizados para cultura de fluxo contínuo de comunidades fecais complexas sob condições anaeróbicas. Também discutimos os métodos de montagem, inoculação e amostragem dos reatores para análise posterior.

Montagem de biorreatores para cultura contínua de comunidades fecais complexas

Muitos minerais reativos importantes são formados durante a remediação in situ de águas subterrâneas; No entanto, métodos convencionais baseados em núcleos de perfuração frequentemente apresentam desafios na coleta desses minerais. Este artigo apresenta técnicas para utilizar o Min-Trap, um inovador dispositivo de amostragem passiva, para coletar e medir de forma eficaz minerais reativos de poços convencionais de monitoramento.

Implantação e Recuperação de Amostras Minerais

Lago eutrofização é um problema de qualidade da água em todo o mundo, tornando a necessidade de identificar e controlar fontes de nutrientes essenciais. Determinação laboratorial de taxas de liberação de fósforo de sedimentos é uma abordagem valiosa para determinar o papel da carga de fósforo interno e orientar as decisões de gestão.

Determinados pelo Laboratório Fósforo Flux do Lago Sedimentos como medida de Fósforo Interno Carregando

Aprenda a desenvolver lodo sulfidogênico a partir de sedimentos marinhos em reator UASB anaeróbio e avaliar sua capacidade de reduzir tricloroetileno. Este método avança a biorremediação de poluentes orgânicos.

Desenvolvimento de sulfidogenico Sludge de sedimentos marinhos e Redução Trichloroethylene em um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo (Vídeo) | JoVE Journal

Desenvolvimento de sulfidogenico Sludge de sedimentos marinhos e Redução Trichloroethylene em um Reator Anaeróbio de Manta de Lodo

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