Análise de culturas mistas produtoras de PHAs por microscopia

Abstract

Hoje em dia há uma necessidade crescente de encontrar uma solução viável, económica e sustentável para a substituição dos plásticos convencionais, que utilizam recursos não renováveis como matéria-prima para a sua produção. Além disso, quando depositados no ambiente tornam-se resíduos devido à sua alta resistência à biodegradação. O presente trabalho teve como objetivo principal o controlo biológico, através de análise microscópica, de doze reatores, sendo nove anaeróbios para acidificação, um MBBR e oito reatores descontínuos; sendo os restantes três reatores aeróbios, SBR. Efetuou-se a monitorização das variações morfológicas dentro dos reatores e correlacionaram-se com os parâmetros físico-químicos. A produção de AOVs nos reatores de acidificação para utilização como substrato dos microrganismos acumuladores de PHAs e a seleção de uma população dos microrganismos com elevada capacidade de acumulação desses polímeros nos reatores aeróbios foram também controladas através de análises microbiológicas. Ao longo do procedimento experimental dos reatores foram recolhidas amostras de lamas para a avaliação microbiológica qualitativa das mesmas ao microscópio e foram também determinados parâmetros físico-químicos e de operação dos reatores, assim como parâmetros biológicos. Os resultados obtidos permitem concluir que não é possível estabelecer correlações gerais entre parâmetros físico-químicos e biológicos, mas é possível estabelecê-las para casos de operação específicos, tal como a relação positiva entre a quantidade de flocos de pequenas dimensões e a intensidade de fluorescência emitida pelos grânulos de PHA nos reatores SBR1 e SBR2. Foi também possível obter um perfil de intensidades de fluorescência através da análise e tratamento de imagem em ImageJ. No entanto, não foi possível correlacionar o método de quantificação da fluorescência emitida pelos flocos corados com Azul do Nilo com as concentrações reais, pois não foi possível analisar quantitativamente o polímero acumulado no interior das células.

Nowadays there is a growing need to find a viable, economic and sustainable solution for the replacement of conventional plastics, which use non-renewable resources as a raw material for their production. Additionally, when improperly disposed in the environment, they are considered waste because of their high resistance to biodegradation. Furthermore, when thrown away, they become waste because of their highly resistance to biodegradation. The present study was aimed to biologically control, through microscopic analysis, twelve reactors, nine of them being anaerobic acidification reactors, one MBBR and eight batch reactors, and the remainders were aerobic reactors, SBRs. Monitoring was carried out for the morphological variations within the reactors and they were correlated with the physicochemical parameters. The VFA production in the acidification reactors to use as substrate for PHA accumulating microorganisms and the selection of a high PHA accumulating microorganism population in the aerobic reactors were also monitored through microscopic analysis. Throughout the experimental procedure, sludge samples were taken for qualitative microbiologic evaluation under the microscope and physicochemical, operating and biological parameters were also determined The results indicate that it is not possible to establish a general correlation between physicochemical and biological parameters, but correlation can be found for specific reactor conditions, such as the one found for SBR1 and SBR2, where the quantity of small aggregates appeared to have a positive correlation with the fluorescence intensity emitted by the PHA granules. It was also possible to obtain a fluorescence intensity profile by image analysis and processing in ImageJ. However, it was not possible to correlate the method of emitted fluorescence intensity by the Nile Blue stained flocs with real concentration values, since it was not possible to determine the quantity of stored polymer inside the cells.