Guia de Microbiologia Ambiental i Bioremediació

1. Comunitats microbianes ambientals

Una població microbiana està formada per individus de la mateixa espècie, mentre que una comunitat inclou diferents espècies que comparteixen un nínxol (funció i recursos).

Interaccions microbianes

• Comensalisme (0/+)
• Mutualisme (+/+)
• Parasitisme (+/-)
• Competència (-/-)

Biofilms

Són bacteris adherits a una matriu de polisacàrids. Fases: 1. Adhesió reversible, 2. Quorum sensing, 3. Producció de polisacàrids, 4. Creixement del biofilm. Funcions: protecció, estabilitat, retenció de nutrients i sinergia.

Comunitats del sòl i marines

• Sòl: Horitzons O (matèria orgànica), A (activitat), B (poc O2), C (roca mare). L'argila afavoreix l'anaerobiosi i la sorra l'aerobiosi.
• Marines: Pelàgiques (suspensió) i Bentòniques (sediments).

2. Cicles biogeoquímics

Es basen en reaccions redox. Acceptors: O2 > NO3 > Fe/Mn > SO4 > CO2. Donadors: orgànics > inorgànics.

• Cicle del Carboni: Reservoris en roques i sediments. Inclou la metanogènesi (anaerobi -> CH4) i metanotròfia (aerobi -> CH4 -> CO2).
• Cicle del Nitrogen: Fixació, amonificació, nitrificació i anammox.
• Cicle del Sofre: Oxidació, assimilació, dessulfuració i reducció.

3. Mètodes d'estudi microbià

• Dependents de cultiu: Sembra en placa, NMP (Nombre Més Probable), cultiu d'enriquiment i cultiu en agar tou.
• Independents de cultiu: Anàlisi de l'estructura (gen 16S rRNA, DGGE, llibreries de clons, seqüenciació massiva, FISH) i anàlisi de la funció (qPCR, microarray).

4. Depuració biològica d'aigües residuals

Paràmetres clau: DBO (Demanda Bioquímica d'Oxigen) i DQO (Demanda Química d'Oxigen).

Tractaments

• Primari: Físic (cribratge, sedimentació).
• Secundari (Aerobi): Fangs activats. Reducció de DBO i amoni. Problema: Bulking (bacteris filamentosos).
• Secundari (Anaerobi): Digestió metanogènica (hidròlisi, acidogènesi, acetogènesi, metanogènesi).

5. Tractament de residus i compostatge

Jerarquia: reduir, reutilitzar, reciclar, valoritzar i eliminar. El compostatge és un procés aerobi que passa per fases mesòfiles i termòfiles per estabilitzar la matèria orgànica.

6. Biodegradació de contaminants orgànics

Els bacteris utilitzen oxigenases (monooxigenases i dioxigenases) per degradar hidrocarburs (HC). Els organoclorats (PCE, TCE) es degraden millor en condicions anaeròbies mitjançant deshalogenació reductiva.

Estratègies de bioremediació

• Atenuació natural (MNA)
• Bioestimulació: Addició de nutrients i acceptors d'electrons.
• Bioaugment: Addició de microorganismes específics.
• Tecnologies in situ: Biosparging, bioventing, barreres permeables.
• Tecnologies ex situ: Biopiles, landfarming, biorreactors de slurry.