Poblaciones e interacciones microbianas en biorreactores de membranas (MBR)desarrollo de herramientas biológicas para el control del bioensuciamiento en sistemas de depuración de aguas residuales

Resumen

El funcionamiento de las Estaciones de Depuración de Agua Residual (EDAR) depende de la actividad de la comunidad microbiana para la degradación de la materia orgánica y de los nutrientes presentes en el agua residual. En los procesos de fango activo estos microorganismos se agrupan junto a la materia en suspensión para formar flóculos, que se separarán de la fase líquida para verter el agua tratada al medio de manera segura. Uno de los sistemas más utilizados para realizar esta separación es la utilización de membranas de filtración en biorreactores de membrana (MBR). En esta Tesis Doctoral se estudió la estructura y la dinámica de las comunidades microbianas en un biorreactor de EDAR-MBR a lo largo de dos años. Esta comunidad presentó un patrón de sucesión estacional, determinado por la temperatura, con una cierta deriva que produjo cambios significativos entre ambas anualidades. Una pequeña fracción de los filotipos detectados conformaron gran parte de la comunidad bacteriana, constituyendo un microbioma “core”, cuya estabilidad también está claramente determinada por la temperatura. Los patrones de estabilidad de esta comunidad se pueden inferir y monitorizar para determinar si la comunidad está funcionando correctamente. Mediante el uso de modelos basados en redes microbianas y análisis filogenéticos observamos que la sucesión de la microbiota del biorreactor consistía en la alternancia de dos sub-comunidades con distintas afinidades ambientales, que dominaban alternativamente en los meses cálidos y fríos. Además, la presión selectiva que ejerce el ambiente del biorreactor selecciona y mantiene una comunidad altamente funcional y especializada que responde a los cambios ambientales estacionales. Estos resultados se contrastaron con el análisis de una comunidad microbiana en proceso de adaptación al nuevo biorreactor donde había sido inoculada, observándose un patrón de ensamblaje que refleja la tendencia de la comunidad a ser cada vez más modular y especializada...