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Cytometry de fluxo para a análise microbiana da viabilidade do bioreactor

Os bioreactores microbianos são amplamente utilizados para o tratamento de águas residuais, e as instalações diferentes do reactor foram introduzidas para reter a biomassa microbiana ao descarregar a água limpada. A retenção dos micróbios no bioreactor é crucial, porque a época start-up de um reactor sem biofilm pré-formado pode ser diversos meses.

bioreactorCrédito de imagem: FOTOGRIN/Shutterstock.com

Se um bioreactor não pode ser executado continuamente, contudo, o armazenamento dos biofilms estabelecidos seria altamente benéfico para um reinício mais atrasado do reactor. Os pesquisadores de China e de Canadá têm usado recentemente o cytometry de fluxo para demonstrar com manchas fluorescentes de pilhas inoperantes que o armazenamento do biofilm no °C 4 é o melhor manter a viabilidade do biofilm.

Esta pesquisa foi publicada na pesquisa de água do jornal.

As águas residuais dos agregados familiares e das várias indústrias são ricas no carbono e no nitrogênio orgânicos, ambos os nutrientes importantes para micro-organismos. Contudo, isto implica que as águas residuais não podem ser descarregadas no ambiente.

Se as quantidades altas de nutrientes orgânicos alcançam nas águas de superfície, como rios e lagos, causam a eutrofização que pode conduzir às flores de algas e ao crescimento microbiano forte. Isto pode tornar as águas de superfície anóxicas e nebulosas, as circunstâncias que são letais para organismos aquáticos tais como peixes e várias plantas.

A fim impedir tais flores, as águas residuais das comunidades humanas são limpadas em plantas das águas residuais, de modo que somente a agua potável seja descarregada ao ambiente. Porque os micróbios são muito eficientes na tomada acima dos nutrientes orgânicos do carbono e do nitrogênio, as plantas das águas residuais são normalmente os bioreactores, onde um processo microbiano controlado dentro de uma câmara do reactor consome os nutrientes, um pouco do que uma flor descontrolada nas águas de superfície.

Reter os micróbios dentro do reactor, torna-se conseqüentemente importante, enquanto são exigidos para a função do reactor e não crescerão na água descarregada.

Um exemplo de tais bioreactores microbianos é os reactores da desnitrificação, onde os micróbios convertem o nitrogênio das águas residuais no dinitrogen do gás (N)2, que pode escapar no ar ambiental desde que N2 é o componente principal do ar. A fim reter os micro-organismos, os processos do reactor foram projectados de modo que os micro-organismos crescessem nos biofilms que podem facilmente ser retidos pela filtragem.

Contudo, desde que os micróbios serão suspendidos simultaneamente bem dentro das águas residuais, os tipos de reactor tais como o bioreactor da base movente (MBBR) foram desenvolvidos, onde os biofilms microbianos estão crescendo nas partículas contínuas que podem ser suspendidas agitando ao facilitar a retenção do micróbio durante a descarga da água limpada da efluência.

Uma vez que um biofilm microbiano foi crescido nas partículas de MBBR, estas partículas estão recicl normalmente, porque um MBBR-biofilm estabelecido pode recomeçar o tratamento da água imediatamente depois que um grupo novo de águas residuais é adicionado.

Contudo, se o bioreactor precisa de ser parado temporariamente, como para a manutenção testa, um método do armazenamento para as biofilm-partículas seria desejável de modo que os reactores possam ser reiniciados mais rapidamente.

Um grupo de investigação de China e de Canadá, conduzidos pelo Dr. Ji Li (universidade de Jiangnan e faculdade de Jiangsu), tem demonstrado agora que um armazenamento de 4 °C é óptimo para biofilms da desnitrificação e está demonstrado pelo cytometry de fluxo que minimiza a morte das pilhas dentro do biofilm.

Mantendo biofilms microbianos vivos

Os investigador receberam partículas de MBBR com biofilms denitrifying de uma planta de tratamento de águas residuais. As amostras foram armazenadas em 4°C, em °C 20 o °C ou -20 por cinco meses, depois do qual em biofilms onde desintegradas. As pilhas particularizadas fluorescente foram manchadas com uma mancha comercial para pilhas inoperantes e contadas pelo cytometry de fluxo.

Adicionalmente, os cientistas usaram os biofilms armazenados para começar acima os bioreactores de laboratório correlacionar seus resultados do cytometry de fluxo com a actividade real da desnitrificação no reactor.

Os cientistas demonstraram que a sobrevivência das pilhas era a mais alta nos biofilms armazenados em 4 °C. A sobrevivência mais alta correlacionou com uma taxa mais alta da desnitrificação após ter reiniciado um reactor com os biofilms. Porque é concebível que os biofilms microbianos sobrevivem melhor em mais baixo, mas na congelação, as temperaturas, este método do cytometry de fluxo podem tornar-se úteis monitorar biofilms armazenados para bioreactores industriais.

Começar acima de um bioreactor pode ser cara; um método fácil para avaliar a viabilidade do biofilm adiantado pode abaixar a probabilidade de falhar ou de atrasar partidas do reactor.

Source

Reactivation de Wang S e outros e aplicação da piloto-escala fi lm do cation do fi do denitri do armazenamento a longo prazo do bio baseado no cytometry do ow do fl. Pesquisa de água 2019, 148, 368-377; DOI: 10.1016/j.watres.2018.10.072.

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Last Updated: Nov 13, 2019

Christian Zerfaß, Ph.D.

Written by

Christian Zerfaß, Ph.D.

Christian is an enthusiastic life scientist who wants to understand the world around us. He was awarded a Ph.D. in Protein Biochemistry from Johannes Gutenberg University in Mainz, Germany, in 2015, after which he moved to Warwick University in the UK to become a post-doctoral researcher in Synthetic Biology.

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