Tratamiento de efluentes lácteos: nitrificación heterótrofa y estudio de la composición microbiana utilizando secuenciación de última generación

Abstract

La industria láctea genera un gran volumen de aguas residuales, siendo el suero de queso uno de los principales componentes. Si bien estos efluentes pueden ser tratados mediante procesos biológicos como el sistema de lodos activados, las aguas residuales lácteas contienen nitrógeno limitado para este tipo de tratamiento. Los procesos aeróbicos permiten lograr una excelente calidad de efluentes en términos de DQO, DBO y eliminación de nutrientes. Entre los procesos aeróbicos, el reactor discontinuo secuencial (SBR) parece ser la tecnología más prometedora para el tratamiento de aguas residuales lácteas. En el presente estudio, aguas residuales de suero de queso (efluente modelo de la industria láctea) se complementaron con nitrógeno amoniacal para obtener relaciones DQO: N adecuadas para llevar a cabo el tratamiento biológico aeróbico. Se utilizaron tres SBRs con el fin de evaluar los efectos de la carga orgánica y los micronutrientes sobre el proceso de eliminación biológica conjunta de carbono y nitrógeno, por medio de biomasa aeróbica granular formada en los reactores. Los primeros dos reactores estudiados (SBR1 y SBR2) se operaron con una misma carga orgánica, con la diferencia que el SBR2 se encontraba suplementado con micronutrientes. El tercer reactor (SBR3) tenía la mitad de la carga orgánica que los dos reactores descriptos previamente y al igual que el SBR1 tampoco contenía micronutrientes. Se logró nitrificación exitosa utilizando una relación DQO:N = 100:12, y la adición de micronutrientes (SBR2). Asimismo, se observó la acumulación de reservas de carbono y energía mediante la formación de glucógeno. En ausencia de micronutrientes, la nitrificación fue observada en un mayor porcentaje cuando la relación DQO:N disminuyó a 100: 22 (SBR3), en comparación con el SBR1, donde la misma fue mucho menor. La comunidad microbiana fue analizada por tecnología de secuenciación de última generación (NGS). La diversidad bacteriana determinada por el índice de Shannon fue de 4.58 para los SBRs (1 y 2). Las bacterias pertenecientes a los géneros Niabella y Diaphorobacter y al orden Planctomycetales fueron las principales candidatas responsables del proceso de nitrificación, siendo todas nitrificantes heterotróficas. El presente trabajo propone una estrategia prometedora, a los efectos de lograr una nitrificación efectiva. Esta consiste en el co-tratamiento de las aguas residuales lácteas complementadas con efluentes ricos en amonio y la utilización de SBRs granulares aeróbicos para el tratamiento biológico de efluentes de la industria láctea.