Enriquecimiento de comunidades sulfato reductoras degradadoras de acetato en condiciones ácidas.

Abstract

"El drenaje ácido de mina (DAM) es un flujo de agua proveniente de jales mineros, que se caracteriza por presentar pH ácido y altas concentraciones de sulfatos y metales. Debido a sus características fisicoquímicas, el DAM es una amenaza para el ambiente y requiere ser tratado de una manera adecuada. Para su tratamiento, se pueden emplear reactores sulfato reductores. En estos procesos, las bacterias sulfato reductoras (BSR) aprovechan el sulfato y lo reducen a sulfuro, el cual es empleado para precipitar los metales presentes en el medio. El desarrollo de esta tecnología tiene dos limitantes: baja eficiencia en pH ácido y la acumulación de acetato. Ambas limitantes se deben a características propias de las BSR, por lo que se ha propuesto emplear comunidades sulfato reductoras en lugar de cepas puras. El objetivo de este trabajo fue establecer si es posible enriquecer comunidades sulfato reductoras que sean capaces de degradar acetato y desarrollarse en condiciones ácidas, empleando muestras ambientales como inóculo. Además, se intentó determinar la estructura de dichas comunidades mediante técnicas de biología molecular. Con este fin, se realizaron enriquecimientos empleando como inóculo un sedimento con un historial de exposición a DAM. En los enriquecimientos se examinaron los efectos de tres donadores de electrones: acetato, lactato y glicerol, los cuales fueron empleados en tres diferentes niveles de acidez, pH: 3, 4 y 5. Por último, se evaluaron dos técnicas de cultivo para enriquecimientos a pH = 3: aclimatación y presión selectiva. Para determinar el desempeño de la comunidad, se llevó a cabo un seguimiento de la producción de sulfuro y del consumo de acetato a lo largo del tiempo. Para determinar la estructura de las comunidades presentes en los enriquecimientos se empleó la técnica de PCR/T-RFLP. El desempeño de los enriquecimientos resultó estar estrechamente relacionado con el pH inicial, el donador de electrones y la técnica de cultivo. En los experimentos de presión selectiva, el glicerol resultó ser un sustrato adecuado para la sulfato reducción a los tres niveles de acidez, aunque favoreció la acumulación de acetato. En cambio, se observó inhibición del crecimiento cuando se empleó acetato (tratamientos con pH >5) y lactato (tratamientos con pH >4) como donadores de electrones."

"The acid mine drainage (AMD) is the outflow of acidic water from mine tailings. It canreach extremely low pH values and usually contains elevated concentrations of heavy metals and sulfate. Therefore, acid mine drainages can be very recalcitrant and toxic, and should be treated appropriately. Recently, several efforts have been made to develop sulfate reduction-based processes in order to treat AMD. Sulfate reduction processes rely on the metabolic activities of sulfate-reducing bacteria (SRB), which are responsible for the sulfide production. The sulfide produced is used to precipitate the metals present in the AMD. The main limitations observed in sulfate-reducing processes are the acetate accumulation and the inhibition of SRB at low pH. Both limitations are related to the metabolism of SRB. Therefore, it has been proposed the use of sulfate reducing communities from naturally acidic environments to overcome these limitations. The objective of this work was to obtain acetate consuming-sulfate reducing communities at low pH, using environmental samples as inoculum. In order to achieve this goal, microbial cultures were enriched from sediments of a water curse generated from the tailings of an abandoned sulfur mine. The composition of the media was based on the minimum sulfate reduction medium. Enrichments were performed employing three electron donors (acetate, lactate or glycerol), and two cultivation strategies (acclimation or selection) during 90 days. Selective pressure enrichments were performed at three acidity levels (pH = 3, 4 and 5). Acclimated enrichments were developed as follows: samples were first incubated at pH 5 during 50 days and then at pH 4 for another 50 days. Finally samples were incubated at pH 3 for 90 days. At every change of pH, the medium was removed by decantation and fresh medium at the desired pH was added to the bottles. All microcosms were made by quintuplicates and sampled every 10 days to measure pH, sulfide production and acetate consumption in order to evaluate the performances of the enrichments. T-RFLP analyses were conducted to stablish the microbial communities’ structure present in the enrichments. The results showed that the performance of the microbial communities was closely related to the initial pH, electron donor, and cultivation technique employed during the enrichment process."