Resumen de Aplicación de técnicas de biología molecular para la caracterización de la población microbiana en la degradación de compuestos orgánicos volátiles (COV) mediante biofiltros y biofiltros percoladores
María del Carmen Pérez Gil
Los compuestos orgánicos volátiles (COV) son unos de los principales contaminantes atmosféricos presentes en las emisiones gaseosas de una gran variedad de industrias. El conocimiento de los efectos nocivos que presentan estas sustancias sobre el medio ambiente y la salud humana ha tenido como consecuencia el desarrollo de normativas ambientales en la Unión Europea en relación al control de las emisiones industriales de COV. Esto ha originado, a su vez, el interés por el desarrollo de nuevas tecnologías de depuración para la reducción de estos contaminantes. En este sentido, los sistemas biológicos como los biofiltros y los biofiltros percoladores se presentan como una alternativa de tratamiento eficaz, económica y respetuosa con el medio ambiente. En la actualidad existen numerosos estudios de laboratorio realizados bajo condiciones de operación controladas cuyo fin principal es determinar la eficacia del biotratamiento. Sin embargo, la información a nivel microbiológico del proceso es todavía escasa. El desarrollo de nuevas aplicaciones de las técnicas de biología molecular para la identificación microbiana en ecología ambiental proporciona nuevas posibilidades para profundizar en el papel que la comunidad microbiana tiene en el proceso de biofiltración, siendo ésta una de las líneas emergentes en este campo. La presente tesis doctoral se ha centrado en la identificación y el seguimiento de las comunidades microbianas en biofiltros y biofiltros percoladores para el tratamiento de emisiones gaseosas de COV, así como en la relación de las mismas con el funcionamiento de estos sistemas. El análisis de las comunidades bacterianas llevó a cabo mediante la puesta a punto y la aplicación de las siguientes técnicas de biología molecular: hibridación fluorescente in situ (FISH), electroforesis en gel con gradiente desnaturalizante (DGGE) y secuenciación del gen 16S ARNr. En una primera parte, las técnicas de biología molecular se aplicaron en experimentos de laboratorio bajo condiciones de funcionamiento controladas en los que se utilizaron tanto biofiltros como biofiltros percoladores para el tratamiento de emisiones gaseosas que contenían un único contaminante. Se realizaron tres estudios experimentales cada uno de ellos con uno de los siguientes compuestos: isopropanol, estireno y 2-butoxietanol; todos ellos constituyentes habituales de las emisiones gaseosas de numerosos sectores industriales. En una segunda parte, se procedió a la transferencia del proceso de biofiltro percolador para su aplicación industrial al tratamiento de las emisiones de COV procedentes del sector de recubrimientos. Se realizaron dos estudios experimentales centrados en la caracterización microbiana, uno a nivel de planta piloto y otro utilizando el proceso de biofiltro percolador como solución final de depuración de las emisiones de una instalación industrial. En los estudios de laboratorio se evaluó la influencia de los parámetros de operación: carga másica volumétrica (CV) y tiempo de residencia a volumen vacío (TRVV), así como del material de relleno y del inóculo empleado sobre la comunidad bacteriana desarrollada y la eficacia del proceso en cada biorreactor. A lo largo de los experimentos se detectó una dinámica de las poblaciones bacterianas con un incremento significativo de la abundancia relativa de grupos bacterianos que incluyen especies con capacidad para degradar compuestos orgánicos y/o para mantener su actividad metabólica en ambientes con elevadas concentraciones de dichos compuestos. En este sentido, el grupo Gammaproteobacteria y el género Pseudomonas sp. que destacan por esta capacidad presentaron finalmente elevada abundancia relativa. Las poblaciones bacterianas desarrolladas demostraron ser diferentes y más complejas a las identificadas en el inóculo. Además, se demostró que el uso de fango activado para la puesta en marcha de los biorreactores fue la mejor opción, ya que, a pesar de la ligera mejora en la capacidad de eliminación utilizando un cultivo puro no se justifica la complejidad que a nivel industrial supone el uso de cultivos puros frente al uso de fango activado para la inoculación de los biorreactores. A nivel industrial, se evaluó la influencia de los parámetros de operación, así como, de los patrones irregulares de emisión en cuanto a concentración y composición, demostrándose la efectividad del proceso de biofiltro percolador para el tratamiento de emisiones industriales. A nivel microbiológico, se corroboraron los resultados a escala de laboratorio indicando la capacidad del grupo Gammaproteobacteria para la degradación de COV.
