Caracterização microbiológica de reatores SBR para produção de PHA

Abstract

A capacidade que determinadas bactérias têm em acumular biopolímero intracelular, a partir de substratos complexos, tem vindo a ser largamente estudada. Os Polihidroxialcanoatos (PHA) têm sido o foco nos últimos anos, pois para além de possuírem propriedades semelhantes às dos plásticos convencionais, são biodegradáveis. A sua maior produção tem sido conseguida através de culturas puras, que apresentam custos elevados. Para contornar esta situação têm sido experimentadas culturas mistas, que possuem custos mais reduzidos, mas apresentam produtividades baixas, comparativamente à utilização de culturas puras. Para que o processo, a partir de populações mistas, se torne competitivo é necessário maximizar a produção de PHAs, através de um primeiro passo de enriquecimento da cultura e consequente seleção, que é conseguido recorrendo a fases consecutivas de “fome” / “fartura”, em reatores SBR e de um segundo passo que maximiza a acumulação, através de ensaios Batch. Foram utilizados AOV’s como fonte de carbono, provenientes do soro de queijo acidificado. O objetivo deste estudo foi caracterizar a população microbiana presente em reatores SBR de seleção de microrganismos produtores de PHAs, através da monitorização microbiológica ao longo do tempo de operação. Foi ainda verificada a evolução da acumulação de biopolímero intracelular em ensaios Batch. As observações microscópicas realizadas continuamente foram relacionadas com condições de operação impostas ao reator. Os resultados indicaram grande diversidade de microrganismos presentes no reator, detetados através de técnicas simples e rápidas de microscopia e, em alguns casos, recorrendo a colorações (Gram, Tinta da china, Azul do Nilo). Foi ainda concluído que em ambos os reatores SBR foram selecionadas populações de microrganismos capazes de produzir PHA, sendo maioritariamente Gram-negativas. No entanto, a quantificação de biopolímero não foi realizada, por falta de equipamento laboratorial. Todas as técnicas utilizadas foram úteis e importantes na observação da evolução da microfauna, por forma a conhecer os microrganismos dominantes e mais importantes no processo de produção de PHA.

The ability of certain bacteria to accumulate intracellular biopolymer from complex substrates has been widely studied. Polyhydroxyalkanoates (PHA) have been the focus of recent years, because they have similar properties to conventional plastics and are biodegradable. Its largest production has been achieved through pure cultures that present high costs. In order to minimize the PHA production costs, mixed cultures have been used, but the high accumulation percentage of pure cultures was not achieved yet. The process of PHA production from mixed cultures has a first step of culture enrichment and subsequent selection, which is achieved by consecutive phases of "famine"/"feast" in SBR reactors and a second step that maximizes the accumulation, through batch assays. AOV were used as carbon source from acidified cheese whey. The aim of this work was to characterize the microbial population in SBR reactors by microbiological monitoring over operation time. The evolution of intracellular biopolymer accumulation was also monitored. The microscopic observations were correlated with operational parameters applied for reactors. It was observed a great diversity of microorganisms in the reactors, identified by simple and quick microscopy techniques and, in some cases, using colorings (Gram, Chinese ink and Blue Nile). It was further concluded that in both reactors populations of microorganisms able to accumulate PHA were selected, being mostly Gram-negative. All techniques used were useful and important in micro fauna’s characterization, in order to identify the dominant and most important microorganisms for PHA production.