single-arrow-prev Ir a casos de éxito

Casos de éxito

Aumento del 50% en la productividad de una planta de biogás

DARWIN ha participado en un proyecto de mejora de la productividad de una planta de producción de biogás localizada en Jena (Alemania), en la que se ha aplicado un secuenciador portátil de tercera generación que ha permitido hacer un seguimiento de las comunidades microbianas implicadas en el proceso de generación de biogás prácticamente a tiempo real.

 

La digestión anaeróbica es una tecnología ya consolidada que permite la conversión microbiana de la biomasa presente en lodos de aguas residuales en metano y dióxido de carbono. En este trabajo se utilizaron fracciones líquidas y sólidas de biomasa de pastos como cosustratos para la codigestión anaeróbica de lodos de depuradora.

 

El aporte de biomasa de pasto se incrementó gradualmente y el microbioma metanogénico subyacente se evaluó mediante recuento celular basado en microscopía y secuenciación de alto rendimiento del gen 16S rRNA de longitud completa, demostrando por primera vez la idoneidad de los secuenciadores portátiles basados en nanoporos como una herramienta de seguimiento para sistemas de digestión anaeróbica.

 

Problema

 

La producción de una planta de biogás depende de los microorganismos que hay en su interior, que se estudian mediante técnicas que suelen ser lentas. Por lo tanto, hasta el momento, el análisis de los microbiomas anaeróbicos solo se conocía una vez finalizada la producción.

 

Además, con el uso de métodos de cultivo o secuenciación comunes es difícil acceder a la diversidad microbiana subyacente. A menudo las lecturas de la secuencia de 16S-rRNA son cortas y no permiten una clasificación en niveles taxonómicos más específicos.

 

Solución

 

Se ha conseguido por primera vez intervenir en el proceso prácticamente a tiempo real mediante la aplicación de un secuenciador portátil de tercera generación. Los resultados presentados muestran que la estrategia de alimentación de los digestores influye enormemente en el éxito del proceso, puesto que la adaptación exitosa de los microorganismos de los lodos de alcantarillado a mayores tasas de carga depende de su alimentación.

 

La secuenciación de alto rendimiento permite obtener suficientes secuencias para cubrir la mayoría de las especies alojadas en los lodos. La herramienta MinION ofrece la secuenciación de las arqueas de la planta en unas horas, lo que permite realizar una clasificación en niveles taxonómicos más específicos. Esto facilita incluir cambios en el digestor y, por tanto, mejorar la producción a tiempo, antes de que el proceso finalice. Con todo ello, se ha logrado reducir el tiempo de respuesta de unas semanas a unas horas.

 

Año de finalización: 2018

 

Éxito

 

Aunque las comunidades microbianas eran muy diferentes entre los lotes alimentados con sólidos y líquidos, en ambos casos la cofermentación resultó en un mayor número de bacterias y arqueas metanogénicas. Sin embargo, los lotes alimentados con líquido desarrollaron un microbioma más estable, enriquecido en Methanosarcina spp., y dieron como resultado un mayor rendimiento metanogénico. Por el contrario, los lotes alimentados con sólidos eran muy inestables a concentraciones de sustrato más altas y seguían enriquecidos en Methanosaeta spp., típicamente asociadas a lodos de depuradora.

 

Tras los resultados presentados, se reformó el microbioma de los reactores alimentados con líquido, pasando de una comunidad dominada por Methanosaeta spp. a una comunidad enriquecida con Methanosarcina spp. Este trabajo concluye que la adición de co-sustratos líquidos resultó en un microbioma metanogénico más efectivo y permitió una mayor producción de biogás.

 

Los resultados confirman el alto potencial para aumentar la eficiencia de los digestores de lodos de depuradora de plantas de tratamiento de aguas residuales. En concreto, la tecnología aplicada permite mejorar la comunidad microbiana presente en los digestores y aumentar entre un 50% y un 60% la producción diaria de biogás a partir de aguas residuales.

 

Prensa

 

Papers