Identificação da comunidade microbiana presente em lodo de reatores que apresentam atividade anammox

Abstract

A agroindústria brasileira tem crescido de forma significativa nos últimos anos. Esse crescimento traz consigo um alto volume de efluentes gerados com um grande aporte de matéria orgânica e nutrientes, principalmente nitrogênio e fósforo. Quando esses efluentes não são devidamente tratados, apresentam um alto potencial poluidor, impactando no meio ambiente e na saúde humana e de outros animais. Dessa forma, diversos processos de remoção de nutrientes vêm sendo estudados. Processos de desamonificação que combinam a nitritação parcial com o processo anammox vêm ganhando posição de destaque no cenário mundial e diversos estudos são desenvolvidos para otimização dos mesmos. Os microrganismos responsáveis pelo processo são de suma importância, e os estudos sobre caracterização dos consórcios microbianos em reatores são recentes e se tornado frequentes devido ao avanço de técnicas moleculares e a necessidade de entender e otimizar a comunidade de microrganismos em reatores operacionais. O presente estudo teve como objetivo identificar e caracterizar o lodo anammox presente em três reatores com diferentes condições experimentais, visando determinar a comunidade microbiana nesses ambientes e entender como elas se comportam frente a mudanças operacionais. Foram coletadas amostras de dois reatores exclusivamente anammox (1 e 2) e de um reator de desamonificação (3). Realizou-se a extração de DNA e amplificação do material genético para sequenciamento de amplicons 16S em na plataforma Illumina MiSeq. Reator 1, foi identificado dois gêneros anammox Ca. Jettenia, com uma abundância relativa de 7% e Ca. Brocadia (3%), além dos filos Chloroflexi (27%), Proteobacteria (24%), Chlorobi (20%) e Acidobacteria (9%). No Reator 2 foram os mesmos filos não anammox, e os mesmos dois gêneros anammox, porém em abundâncias relativas diferentes Ca. Brocadia (8%) e Ca. Jettenia (3%). Já no Reator 3, foi identificado apenas o gênero anammox Ca. Jettenia (10%), acompanhado dos mesmos filos não anammox identificados nos reatores 1 e 2. O lodo do Reator 1 serviu de inóculo para os reatores 2 e 3, indicando que mudanças nas condições operacionais dos reatores influenciam na dinâmica da comunidade microbiana.

Abstract : Brazilian agribusiness has shown a significant growth in recent years. With it, high volumes of effluents are generated, with a large supply of organic matter and nutrients, mainly nitrogen and phosphorus. When these effluents are not properly treated, they present a high polluting potential, impacting the environment and human health and other animals. Several processes of nutrient removal have been studied. Deamonification processes that combine partial nitration with the anammox process have been gaining a prominent position in the world scenario and several studies are developed to optimize them. The microorganisms responsible for the process are of great importance and studies on the characterization of microbial consortia in reactors are recent and have become frequent due to the advance of molecular techniques and the need to understand and optimize the community of microorganisms in operational reactors. The present study aimed to identify and characterize the anammox sludge present in four reactors with different experimental conditions, aiming to determine the microbial community in these environments and understand how they behave with operational changes. Samples were collected from two reactors exclusively anammox (1 and 2) and one deamonification reactor (3). DNA extraction and amplification of the genetic material were performed for the sequencing of 16S amplicons on the Illumina MiSeq platform. In Reactor 1, two genera anammox Ca. Jettenia were identified, with a relative abundance of 7% and Ca. Brocadia (3%), besides the Chloroflexi phyla (27%), Proteobacteria (24%), Chlorobi (20%) and Acidobacteria (9%). In Reactor 2 were the same phyla not anammox, and the same two genera anammox, but in different relative abundances Ca. Brocadia (8%) and Ca. Jettenia (3%). In Reactor 3, only the genus anammox Ca. Jettenia (10%) was identified, accompanied by the same non-anammox phyla identified in reactors 1 and 2. Sludge from Reactor 1 served as inoculum for reactors 2 and 3, indicating that changes in reactor operating conditions influence the dynamics of the microbial community.