Valorización de digestato como sustrato para la producción de biopesticidas con bacillus thuringiensis mediante fermentación en estado solido
- Autores: Paula Rodríguez Serrano
- Directores de la Tesis: Xavier Font i Segura (dir. tes.), Antoni Sánchez Ferrer (dir. tes.)
- Lectura: En la Universitat Autònoma de Barcelona ( España ) en 2019
- Idioma: español
- Tribunal Calificador de la Tesis: María del Carmen Vargas García (presid.), Óscar Jesús Prado Rubianes (secret.), Sergio Ponsá Salas (voc.)
- Programa de doctorado: Programa de Doctorado en Ciencia y Tecnología Ambientales por la Universidad Autónoma de Barcelona
- Materias:
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- Resumen
Esta tesis es parte del proyecto DECISIVE, financiado por el programa europeo H2020 (acuerdo de subvención N ° 689229), que tiene como objetivo proponer y probar un esquema de gestión descentralizada para la valorización de los residuos sólidos orgánicos urbanos. El objetivo general de esta investigación es la producción de bioproductos de valor añadido a partir del digestato de fracción orgánica de residuos sólidos municipales como sustrato mediante el uso de la Fermentación en Estado Sólido (FES). El principal producto a explorar es un biopesticida a obtener inoculando el residuo con Bacillus thuringiensis (Bt), que produce un cristal proteico con propiedades biopesticidas.
En primer lugar, se realizaron pruebas a escala laboratorio para comprobar la idoneidad del digestato para la obtención de diferentes bioproductos (celulasas, soforolípidos, proteasas y biopesticidas), alcanzando los mejores resultados de producción para el biopesticida producido por Bt. Posteriormente, se probaron una serie de estrategias de producción en reactores aislados térmicamente de 10-L con digestato higienizado pasando a escalar el proceso a un reactor de 100-L de lecho empacado sin aislamiento y con agitación observando una esporulación del 89% con un crecimiento de esporas 3 veces mayor que el inicial.
Posteriormente, se realizó una comparación entre dos cepas de Bt, Bacillus thuringiensis subespecie kurstaki (Btk) y Bacillus thuringiensis subespecie israelensis (Bti). Se evaluó la diferencia en el crecimiento y esporulación de ambas cepas a escala laboratorio (0.5-L) observando los efectos de la esterilización, la higienización y la congelación del digestato en la producción de células viables y esporas por Btk y Bti. Después de evaluar los efectos a escala laboratorio y en relación con los experimentos realizados con reactores aislados de 10-L, se estudia el crecimiento de ambas cepas en estos reactores con 1.5 kg de residuo para evitar los incrementos de temperatura, comparándolos con dos tipos de sustrato: digestato y digestato con fracción orgánica de residuos municipales (FORM) (50:50).
Paralelamente, se realizaron pruebas de conservación, análisis microbiológico y bioensayos del bioproducto. Con todos los resultados anteriores, las últimas pruebas realizadas en esta tesis fueron la optimización de la extracción y caracterización de la toxina producida por Bt a partir del cristal proteico, concentrado y conservado a partir de técnicas como: la disrupción, y la liofilización, para conservar el material, donde se observó un 86 y 89% de recuperación de las esporas para Btk y Bti. Se realizó también una purificación del sustrato, para la determinación de las proteínas con efecto biopesticida caracteristicas de Bt a partir de una electroforesis.
Esta tesis es un paso adelante para comprobar las posibilidades de obtención del cristal proteico de Bt con efecto biopesticida a partir de FES y poder utilizarlo valorizando los residuos del tratamiento de la fracción orgánica de residuos municipales.
