Study of azo dye degradation by isolated bacteria cultures from active sludge of a textile industry

Abstract

Os efeitos da água residual contendo corante azo no meio ambiente pode ser devastador. Assim, ele precisa ser tratado adequadamente antes de seu descarte - geralmente em corpos d'água. O lodo ativado é uma associação entre muitos (micro) organismos em uma comunidade, composta por bactérias aeróbias e anaeróbias e fungos que degradam o corante, por meio de descoloração e mineralização. No entanto, faltam informações sobre espécies degradantes específicas e suas interações, o que poderia melhorar significativamente os tratamentos de águas residuais contendo corantes azo. Portanto, o objetivo deste estudo foi avaliar a comunidade bacteriana de uma amostra de lodo ativado real de indústria têxtil, por meio do isolamento e identificação de cepas de bactérias degradadoras de corante azo. A dessorção/ionização a laser assistida por matriz, seguida de espectrometria de massas por tempo de voo (MALDI-TOF MS), foi a técnica utilizada para identificar uma ampla gama de espécies de bactérias incluindo aeróbia (Lysinibaciullus fusiformis) e anaeróbia facultativa (Escherichia coli). Dados preliminares indicaram os maiores potenciais de degradação de corante azo Reactive Red 141 (RR-141) por Bacillus thuringiensis e Kosakonia radicincitans. É importante notar que este é o primeiro relato sobre descoloração por K. radicincitans. Brain Heart Infusion (BHI), glicose, e RR-141 foram usados como fontes de carbono. No entanto, apenas nos meios de BHI e glicose detectou-se atividade de descoloração, indicando que o RR-141 não demonstrou ser uma boa fonte de carbono para desenvolvimento bacteriológico. Ambas as cepas exibiram capacidade de descoloração, atingindo 43% de descoloração em BHI por B. thuringiensis, e 21% em meio mineral com glicose por K. radicincitans. O rendimento acima de 40% foi alcançado aplicando-os simultaneamente no mesmo meio reacional, em condições não otimizadas. Frente à falta de dados sobre o microbioma de lodo ativado e a sua influência para avanços na área de biorremediação de corantes azo de efluentes têxteis, este trabalho destaca a técnica de MALDI-TOF-MS para identificação de espécies bacterianas isoladas de lodo ativado de efluente real de uma indústria têxtil. Além de avaliar a capacidade de descoloração destas com o corante azo RR-141, incluindo a Kosakonia radicincitans - maneira inédita.

Abstract: The effluent from the textile industry is a complex mixture of recalcitrant molecules that can harm the environment and human health. Biological treatments are usually applied for this type of wastewater, mainly activated sludge, due to its high efficiency and low implementation and operation costs. However, the activated sludge microbiome is rarely well-known due to the variability of its origin. Some studies revealed the most usual presence of Acidobacteria, Bacillus, Clostridium, Pseudomonas, Proteobacteria, and Streptococcus in activated sludges, and Bacillus Pseudomonas are highlighted for bacterial dye degradation. Consequently, the process is not performed on its optimum conditions (yield of treatment). In this sense, this review aims to contextualize the potential environmental impacts of azo dye-containing wastewater from the textile industry; evaluate its toxicity; explore the identification of activated sludge microbiome; and then highlights the matrix-assisted laser desorption/ionization time-of-flight mass spectrometry (MALDI-TOF MS) as a novel, rapid and accurate strategy for the identification of activated sludge microbiome (potential to enhance treatment yield).