ABSTRACT
RESUMEN Se realizó el aislamiento de microorganismos cultivables a partir de la biopelícula formada sobre el ánodo de una celda de combustible microbiana puesta en operación durante 30 días; los microorganismos aislados fueron evaluados en su capacidad de producir energía en celdas de combustible microbianas y de reducir el cromo hexavalente, Cr (VI). Se aislaron cinco microorganismos, los cuales fueron caracterizados mediante análisis del gen del ARNr 16S, el cual ubicó a los microorganismos en cuatro géneros bacterianos: Exiguobacterium (CrMFC1), Acinetobacter (CrMFC2), Aeromonas (CrMFC3 y CrMFC5), y Serratia (CrMFC4). Todas las cepas aisladas mostraron actividad electrogénica y capacidad para reducir cromo hexavalente; la cepa de Acinetobacter CrMFC2 mostró el mejor desempeño electroquímico al registrar una densidad de potencia máxima de 18,61 mW/m²; las demás cepas mostraron valores de densidad de potencia máxima entre 4,6 mW/m² y 7.1 mW/m². Las cepas de Aeromonas CrMFC5 y Exiguobacterium CrMFC1 mostraron las mejores tasas de reducción de cromo al ser capaces de reducir el 100% del Cr (VI) en menos de 24 horas, destacándose la cepa de Aeromonas CrMFC5 la cual redujo el 100 % de Cr (VI) en 10 horas; las demás cepas redujeron el 100 % del contaminante al cabo de 28 a 30 horas. Los microorganismos aislados en este estudio son escasamente conocidos por su capacidad electrogénica y de reducir el Cr (VI); no obstante, se muestran promisorios para su utilización en sistemas mixtos que involucren la producción de energía acoplada a sistema de biorremediación de aguas contaminadas con cromo.
ABSTRACT Isolation of cultivable microorganisms was made from the biofilm formed on the anode of a microbial fuel cell put into operation for 30 days; isolated microorganisms were evaluated for their ability to produce energy and reduce the hexavalent chromium Cr (VI). Five microorganisms were isolated, which were characterized by analysis of 16S rRNA gene, placing them in four bacterial genera: Exiguobacterium (CrMFC1), Acinetobacter (CrMFC2), Aeromonas (CrMFC3 and CrMFC5) and Serratia (CrMFC4). All isolates showed electrogenic activity and ability to reduce hexavalent chromium; the Acinetobacter CrMFC1 strain showed the best electrochemical performance registering a maximum power density of 18.61 mW/m²; the other strains showed values of maximum power density between 4.6 mW/m² and 7.1 mW/m². Strains Aeromonas CrMFC5 and Exiguobacterium CrMFC1 showed the best rates of chromium reduction being able to reduce 100 % of the Cr (VI) in less than 24 hours, the Aeromonas CrMFC5 strain was the most efficient, reducing 100 % of Cr (VI) in 10 hours; the other strains reduced 100% of the contaminant after 28 to 30 hours. The microorganisms isolated in this study are hardly known for their electrogenic capacity and for reducing Cr (VI); however, show promise for their use in combined systems involving energy production system coupled to bioremediation of chromium contaminated water.
ABSTRACT
RESUMEN. El presente trabajo evaluó la diversidad bacteriana asociada a las biopelículas formadas sobre los ánodos de celdas de combustible microbianas, por medio del análisis del gen del ARNr 16S y observaciones por microscopía electrónica de barrido. Se construyeron celdas de combustible microbianas de una cámara que permanecieron en operación durante 30 días utilizando muestras ambientales como inóculo y único sustrato energético; las celdas fueron monitoreadas en función de la producción de energía durante el desarrollo del experimento; al finalizar los ensayos, se realizó la caracterización molecular y observaciones mediante microscopía electrónica de barrido a las biopelículas formadas. Se reportan valores de densidad de potencia máxima de 4,85 mW/m² para el agua residual doméstica y de 1,85 mW/m² para el caso del agua residual industrial, con disminuciones de 71 % de la DBO para el agua residual doméstica y de 59 % de la DBO para el caso del agua residual industrial. Se logró la recuperación de 15 secuencias únicas provenientes de la amplificación del gen del ARNr 16S obtenidas a partir de las biopelículas formadas sobre los ánodos. El análisis filogenético ubicó estas secuencias en la clase Deltaproteobacteria. Los dos sustratos ambientales contienen una importante e interesante diversidad microbiana, mostrándolos promisorios para la construcción y operación de MFC y la implementación de procesos de biodegradación de materia orgánica.
ABSTRACT. This study evaluated the bacterial diversity associated with biofilms formed on the anode of microbial fuel cells (MFC), by analyzing the 16S rRNA gene and observations by scanning electron microscopy. Single chambered MFC were constructed and kept in operation for 30 days using environmental samples as inoculum and sole energy substrate; the MFC were monitored as a function of energy production in the course of the experiment; at endpoint, molecular characterization and observations using scanning electron microscopy was performed to the formed biofilms. Values of maximum power density of 4.85 mW/m2 for domestic wastewater and 1.85 mW/m2 in the case of industrial wastewater are reported, with declines of 71 % of the BOD for domestic wastewater and 59 % of the BOD in the case of industrial wastewater. Recovery of 15 unique sequences from the amplification of 16S rRNA gene obtained from the biofilms formed on the anodes was accomplished. Phylogenetic analysis placed these sequences in the Deltaproteobacteria class. The two environmental substrates contain an important and interesting microbial diversity, showing them very promising for the construction and operation of MFC and implementing biodegradation of organic material.
ABSTRACT
Bajo entornos naturales, las plantas de maracuyá amarillo frecuentemente se enfrentan a condiciones de anegamiento, un factor limitante para la producción generalizada de su cultivo, especialmente en tierras bajas inundables. El presente estudio se encargó de identificar la activación de la enzima alcohol deshidrogenasa (ADH) durante la inundación, como un posible mecanismo de sobrevivencia de plántulas de maracuyá amarillo. Se evaluó la actividad de la enzima ADH durante 0, 1, 3, 7, 9 y 14 días de tratamiento con inundación y sin inundación, en raíces de plántulas de maracuyá amarillo de tres meses y medio de germinadas. En las raíces de plántulas de maracuyá amarillo en condiciones de inundación, la actividad de la enzima ADH presentó un aumento significativo respecto a las plántulas en condiciones normales de riego (sin inundación). Esto sugiere que la actividad de la enzima alcohol deshidrogenasa, implicada en el metabolismo anaeróbico, es un posible mecanismo de supervivencia al anegamiento de plántulas de maracuyá amarillo en periodos cortos de inundación.
Under natural environments, yellow passion fruit plants often face flooded conditions as a limiting factor for the widespread production of the crop, especially in flood-prone lowlands. This study was carried out to identify the activation of the enzyme alcohol dehydrogenase (ADH) during the flood, as a possible mechanism for the survival of yellow passion fruit seedlings. The activity of the ADH enzyme was assessed on days 0, 1, 3, 7, 9 and 14, with and without flooding, on rooted yellow passion fruit seedlings germinated during three and a half months. In the roots of the yellow passion fruit seedlings in flood conditions, the activity of the ADH enzyme showed a significant increase compared to seedlings under normal irrigation (no flooding). These results suggest that the activity of the alcohol dehydrogenase enzyme involved in anaerobic metabolism, is a possible mechanism for survival of yellow passion fruit seedlings waterlogged in short periods of flooding.