Dinámica de las poblaciones arqueanas metanogénicas en un digestor FBR durante la transición de condiciones mesofílicasa termofílicas aplicando esquemas de control

Resumen

El propósito de este estudio fue la caracterización molecular dela comunidad arqueana metanogénica en un reactor de biopelícula fija (FBRpor sus siglas en inglés) alimentado con vinazas tequileras. Dicha caracterización se realizó durante la transición de condiciones de operación mesofílicas (37 °C) a termofílicas (55 °C) aplicando esquemas de control en cascada. Inicialmente, el FBR se arrancó y operó bajo condiciones mesofílicas aplicando un incremento de 5 a 6.6 g-DQO L^-1d^-1 en la carga volumétrica aplicada para evaluar un esquema de control donde se usó la alcalinidad (factor alfa) como factor de referencia para adaptar el flujo de alimentación. Posteriormente, el FBR fue operado bajo condiciones termofílicas incrementando la temperatura de manera directa y después escalonada mediante la aplicación de un esquema de control que usó la alcalinidad (factor alfa) como factor de referencia para regular la temperatura del bioproceso, manteniendo el flujo de alimentación constante. Las poblaciones arqueanas fueron caracterizadas por medio de secuenciación masiva y un análisis filogenético de las regiones variables 4 y 5 del gen de ARN ribosomal 16S. Los resultados sobre la caracterización de la comunidad arqueana indicaron que las poblaciones de arqueas productoras de metano por la ruta acetótrofa (Methanosaeta harundinaceae, M. thermoacetophila, Methanosaeta.sp., Methanosarcina thermophilay Methanometylovorans uponensis) mostraron una reducción de sus abundancias relativas bajo condiciones mesofílicas. Mientras que, las poblaciones de arqueas productoras de metano por la ruta hidrogenótrofa (Methanobacterium beijingense, M.subterraneum, Methanofollis liminatans, Methanoculleus marisnigri, Methanolinea tarday Methanomassiliicoccussp.) incrementaron sus abundancias relativas, indicando un fenómeno de adaptación fisiológica a las condiciones mesofílicas y obteniendo una relación de arqueas hidrogenótrofas: acetótrofas de 87:8. Sin embargo, las dinámicas poblacionales durante la etapa termofílica indicaron que las arqueas metanógenas acetótrofas incrementaron al doble sus abundancias relativas hasta alcanzar una relación de arqueas hidrogenótrofas: acetótrofas de 81:16, indicando un fenómeno de adaptación fisiológica a las condiciones termofílicas cuando el esquema de control aplicó incrementos paulatinos de temperatura, ya que el incremento directo a 55 °C desestabilizó a la comunidad arqueana y factor alfa.