Diversidad metabólica y genética de la comunidad bacteriana en un reactor de lecho móvil para el tratamiento de efluentes acuícolas

Abstract

The aim of this study was to evaluate the influence of the C/N ratio on the genetic and metabolic diversity of a microbial community, in the treatment process of two synthetic aquaculture effluents through a lab-scale moving bed biofilm reactor (MBBR). A lab-scale MBBR was continuously operated and fed with two completely soluble and easily biodegradable synthetic effluents, each with two C/N ratios in the feed substrate. The metabolic diversity of the community was measured using Ecoplate® by BIOLOGTM. The structure of the community was analyzed by the TRFLP technique, for the 16S, beta-amo y nirS genes. Firstly, the quality of the treated effluent was assured. Ammonia nitrogen and organic matter removal rates were 98% and 82% and above, respectively. The higher the C/N ratio, the higher both ammonia nitrogen, and organic matter removal efficiencies, even though there was no statistically significant difference in the case of the ammonia nitrogen removal efficiency between the different experimental conditions. It was concluded that both the C/N ratio and the carbon source showed a positive influence on the functional diversity of the biofilm, and on the genetic diversity of the bacterial community. It was also concluded that through the C/N ratio can be controlled the biological processes in the MBBR, depending on the contaminants to be removed from the aquaculture effluent.

En este estudio se evaluó la influencia de la relación C/N sobre la estructura y la diversidad metabólica de una comunidad microbiana en el proceso de tratamiento de dos efluentes acuícolas sintéticos mediante un reactor de lecho móvil (RLM) a escala laboratorio. Se trabajó con un RLM operado en continuo, alimentado con dos efluentes sintéticos completamente solubles y fácilmente biodegradables, cada uno con dos relaciones C/N en el sustrato de alimentación. La diversidad metabólica de la comunidad se midió mediante el uso de placas Ecoplate® de BIOLOGTM. La estructura de la comunidad se analizó mediante la técnica TRFLP, para los genes 16S, beta-amo y nirS. Primeramente, se aseguró la calidad del efluente tratado, ya que se obtuvieron porcentajes superiores al 98 % de remoción de nitrógeno amoniacal y superiores al 82 % de remoción de materia orgánica. La eficiencia de remoción tanto de nitrógeno amoniacal como de materia orgánica aumentó al incrementar la relación C/N, sin embargo, no existe una diferencia estadísticamente significativa en el caso de la remoción del nitrógeno amoniacal entre las diferentes condiciones experimentales. Se concluye que tanto la relación C/N, como la fuente de carbono de los efluentes tratados mostraron tener una influencia en la diversidad funcional de la biopelícula y en la estructura de la comunidad bacteriana; así como también que a través de la relación C/N se puede orientar la operación del RLM hacia los procesos biológicos deseados en función del tipo de contaminante que se pretenda remover en el efluente acuícola.