La tesi ha estat codirigida pel Dr. Jesús Colprim (grup de recerca LEQUIA, Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental) i el Dr. Xavier Vila (geMM, Grup de Recerca en Ecologia Microbiana Molecular), tots dos de la Universitat de Girona. La defensa tindrà lloc el proper divendres 5 de maig a les 11:30h, a la Sala d’Actes de l’edifici LEAR (entrada per l'Aulari comú) de la Universitat de Girona.
El procés PANAMMOX®
Les estacions depuradores d’aigües residuals (EDAR) utilitzen habitualment dos processos seqüencials (nitrificació i desnitrificació) per a l’eliminació de compostos de nitrogen, que són transformats en nitrogen gas i transferits a l’atmosfera. És un procés econòmicament costós, ja que requereix una aportació elevada d’oxigen en el primer pas i de matèria orgànica en el segon. A mitjans del anys 90 es va descobrir una drecera en el cicle del nitrogen que permet transformar l’amoni i el nitrit en nitrogen gas sense necessitat d’oxigen ni de matèria orgànica. Aquesta nova via, anomenada oxidació anaeròbica de l’amoni, és portada a terme per un únic tipus de bacteris (anammox). Per tal de poder utilitzar aquests bacteris de forma eficient per a l’eliminació de nitrogen és necessari, però, un pas previ on els bacteris oxidadors d’amoni (AOB) converteixin només una part de l’amoni a nitrit. D’aquesta manera es regula el nivell d’ambdós compostos i es pot aconseguir una proporció idònia per als bacteris anammox. El procés PANAMMOX®, desenvolupat al Laboratori d’Enginyeria Química i Ambiental de la Universitat de Girona (LEQUIA), permet tractar exitosament aigües residuals gràcies a una combinació seqüencial dels dos processos, en compartiments separats.
Optimització de l’obtenció de l’inòcul anammox i identificació de nous bacteris
Els objectius principals de la tesi doctoral “From inocula to biological reactor: molecular characterization of N-cycle bacterial assemblages in a PANAMMOX® process” d’Alexandre Sànchez Melsió han estat, d’una banda, la recerca d’un mètode que permetés aconseguir més fàcilment uns inòculs adequats per al reactor anammox, ja que aquests bacteris no són fàcilment localitzables a la natura i el seu enriquiment és lent (tenen un temps de duplicació de 15-30 dies); i, d’altra banda, la caracterització de les poblacions dels diferents tipus de bacteris que intervenen en ambdós compartiments del procés PANAMMOX® a través de tècniques moleculars.
Per tal d’obtenir l’inòcul necessari per al reactor anammox i optimitzar el procediment per aconseguir-lo, es van fer enriquiments per separat de fangs i sediments provinents de múltiples localitzacions. Al final d’un llarg període d’enriquiment es van poder detectar bacteris anammox, mitjançant tècniques químiques i moleculars, en cinc d’aquests enriquiments provinents de sistemes naturals (llacuna costanera), ambients modificats (sistema d’aiguamolls construïts) i ambients artificials (reactors anòxics i depuradores). Les tècniques moleculars aplicades als enriquiments van permetre desenvolupar protocols per a una detecció primerenca dels bacteris anammox quan es troben a baixes concentracions. D’aquesta manera es van poder identificar algunes espècies de bacteris que serien útils com a indicadors potencials de la capacitat d’una mostra per desenvolupar poblacions més denses de bacteris anammox.
Les tècniques moleculars també van permetre detectar altres bacteris que acompanyen sovint els bacteris anammox, a partir d’enriquiments amb orígens diversos. Es va identificar un patró de grups bacterians que es repeteix en nombrosos estudis, un fet que podria indicar l’existència d’algun tipus de relació amb els bacteris anammox a nivell estructural o metabòlic. Per últim, es va portar a terme una caracterització molecular de les poblacions de bacteris oxidadors de compostos nitrogenats que es troben en el reactor on l’amoni és convertit parcialment a nitrit, com a pas previ a la reacció anammox. Es va analitzar com canviaven les poblacions d’aquests bacteris durant el procés d’adaptació del reactor per poder tractar aigües residuals amb elevades concentracions de nitrogen, en què es passava d’unes espècies de Nitrosomonas pròpies d’ambients amb baixa concentració de nitrogen a unes altres que es coneixien d’ambients amb alta càrrega nitrogenada. A més, es va poder determinar que algunes espècies que el reactor teòricament hauria d’eliminar (com les del gènere Nitrospira), no només es mantenien sinó que fins i tot podien arribar a créixer-hi, tot i que no generaven cap problema per al seu correcte funcionament.
S’ha aconseguit, doncs, una major comprensió a través de tècniques moleculars dels grups bacterians que intervenen en el procés PANAMMOX® desenvolupat pel LEQUIA; un pas més vers el tractament sostenible aigües residuals amb altes càrregues de nitrogen.
Foto: Microfotografia confocal d’una mostra procedent d’un enriquiment de bacteris anammox, tractada amb marcadors específics fluorescents. Els bacteris anammox apareixen tenyits de color rosa, mentre que la resta de bacteris es veuen de color blau.
