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UTEC e IIBCE estudian crecimiento excesivo de bacterias filamentosas en aguas residuales

Una investigación en sistemas de tratamientos de efluentes apunta a poder resolver el problema del incremento indeseado de microorganismos. Ángela Cabezas, docente asociada en el Área de Microbiología Ambiental y Biotecnología de la Universidad Tecnológica del Uruguay (UTEC) comenzó a participar de este trabajo que está empezando con el apoyo de la Agencia Nacional de Investigación e Innovación (ANII, del Fondo Clemente Estable para investigación básica) y el trabajo en conjunto con el Instituto de Investigaciones Biológicas Clemente Estable (IIBCE).

En diálogo con colegas de Montevideo Portal, Cabezas dio detalles de este trabajo sobre las "bacterias filamentosas en aguas residuales" y explicó cuáles son las principales incógnitas que intentan descifrar.

"Cuando las empresas o los hogares usan agua, el agua se contamina. con el uso de las casas o de las industrias. Esas aguas antes de volverlas al ambiente hay que hacerles un tratamiento para que vuelvan a un estado limpio. Ese tratamiento se hace en el sistema de tratamiento de efluentes, en muchas industrias, y en el interior OSE lo hace para aguas domésticas", explicó Cabezas.

"Esas plantas de tratamiento de efluentes son grandes. Algunos de los sistemas que se usan para limpiar esas aguas, en particular el sistema de lodos activados, necesitan tener bacterias filamentosas porque en esos sistemas los microorganismos crecen formando unas agrupaciones denominadas flóculos que están favorecidas por las bacterias filamentosas, que forman el esqueleto", agregó.

En colaboración con el Laboratorio de Ecología Microbiana del IIBCE (en donde solía trabajar Cabezas) se viene estudiando este grupo de bacterias desde el 20121. Han utilizado varias técnicas de biología molecular para comprender su diversidad, abundancia, morfología y dinámica en diferentes sistemas de tratamiento de efluentes locales y también a nivel global.

Sobre los sistemas de lodos activados, Cabezas señaló que "son operados por operadores, que controlan un montón de parámetros, y a veces varían algunos de esos parámetros y las bacterias filamentosas sobrecrecen". "Cuando eso sucede se generan problemas de operación, porque lo que se busca es que las bacterias limpien el agua, pero después se busca separar el agua limpia de las bacterias", explicó la investigadora.

"Para separar el agua limpia de las bacterias lo que tenemos es un sedimentador. Ahí la biomasa sedimenta, cuando los flóculos están bien formados, por lo que por arriba puedo descargar el agua limpia", agregó. Cabezas comentó que "cuando las bacterias filamentosas crecen mucho esas estructuras de biomasa se empiezan a abrir, se empieza a formar una red que no permite la sedimentación. Entonces, empiezan a escapar las bacterias con el agua limpia y ahí es cuando se generan problemas porque no cumplís con la reglamentación".

Obstáculos en este grupo de bacterias

El primer problema que tiene este grupo de bacterias (filamentosas) es que pertenecen a muchos grupos diferentes y no todas las industrias tienen la misma. Cabezas sostuvo que por esto "se debe estudiar cada industria para ver qué bacteria filamentosa tiene, cuál es la que está sobre creciendo y cuál genera el problema".

"De ahí tratar de ver si se puede conectar con algún cambio que hubo en la operación para poder modificar ese cambio y volver a la normalidad. Analizamos tres plantas de tratamiento y las tres tenían distintas comunidades", añadió.

Cabezas explicó que encontraron un grupo de bacterias, que es el grupo del cual se trata el proyecto, llamadas del filo Chloroflexi, que el laboratorio de Ecología Microbiana del IIBCE lo venía estudiando en otro tipo de reactores (anaerobios). "Cuando los empezamos a ver en esos reactores comenzamos a estudiarlos en profundidad para ver por qué estaban creciendo en estos reactores y cómo tratar de evitar que sobrecrezcan", dijo la investigadora.

"El problema de este grupo es que no lo podemos hacer crecer en el laboratorio, por lo que tenemos que usar técnicas moleculares para estudiarlo. La mayoría de los microorganismos de la naturaleza, son difíciles de hacer crecer", agregó.

Cabezas comentó que tuvieron un proyecto previo del Fondo Vaz Ferreira donde estudiaron varios reactores diferentes y ahí hicieron estudios de metagenómica para ver cuáles microorganismos están presentes dentro de este grupo y qué podrían estar haciendo ahí adentro, potencialmente. "Todo esto con el objetivo de tratar de relacionarlo con los cambios operacionales de la planta para tratar de controlar el sobrecrecimiento", explicó.

Para continuar en esa línea, junto a Patricia Bovio y Claudia Etchebehere del IIBCE, presentaron un proyecto al Fondo Clemente Estable el cual fue aprobado recientemente. "Vamos a elegir cuatro plantas diferentes de tratamiento, ver sus condiciones operacionales y analizar el ADN y lo que se trascribe (ARN), para ver qué vías metabólicas se apagan y se prenden en distintas condiciones, y si se puede relacionar con cambios en la operación", dijo Cabezas.

"Las muestras de efluentes se van a analizar en nuestro laboratorio, vamos a hacer los análisis operacionales en conjunto con las empresas con las que trabajemos. En el IIBCE se va a hacer la parte del estudio genómico de los microorganismos", señaló la investigadora. Luego juntarán la información y obtendrán una visión global de cómo funcionan las plantas de tratamiento de efluentes. "La idea es aportar herramientas para hacer este proceso más eficiente", dijo Cabezas.

Hipótesis primarias

Las hipótesis que tenemos con respecto a este grupo es que la mayoría son anaerobios, fermentadores. Cabezas comentó que una hipótesis es que estos microorganismos "trabajan en conjunto con otro grupo en los reactores anaerobios en una asociación sintrófica, pero eso no está demostrado todavía". "Es algo que estaría bueno poder conocer más en detalle", sostuvo.

"Nuestra hipótesis es que los microorganismos que están en los reactores aerobios son diferentes a los anaerobios y que los que están en los reactores de aguas domiciliarias son diferentes a los que están en aguas industriales", aseguró. "Al estudiar el genoma vemos que las vías metabólicas son similares, pero nos sabemos bien cuáles se prenden en cada uno de los reactores. Esa es una de las cosas que queremos ver qué pasa", añadió.

Otro tema que investigan y buscan comprobar es si estos microorganismos permanecen en el reactor "porque tienen alta capacidad de adhesión con otros microorganismos". "Para eso hay lugares en el genoma donde se puede ver si tienen o no esas moléculas que le dan adhesión. Queremos ver si están activas o no en los distintos reactores, para ver si puede tener la capacidad de adhesión que tienen", concluyó.

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Autor duraznodigital

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