Desvendando o metabolismo e sintrofismo microbiano em reatores anaeróbios de leito fluidificado aplicados a biodegradação de surfactantes: da engenharia às meta-ômicas

• Ano de defesa: 2024
• Autor(a) principal: Dornelles, Henrique de Souza
• Tipo de documento: Tese
• Tipo de acesso: Acesso aberto
• Idioma: por
• Instituição de defesa: Biblioteca Digitais de Teses e Dissertações da USP
• Palavras-chave em Português: ABC transporters; geobacter; magnetita; magnetite; magnetotactic; magnetotáticas; metanogênese; methanogenesis; transportadores ABC
• Link de acesso: https://www.teses.usp.br/teses/disponiveis/18/18138/tde-28112024-151653/

Este estudo investigou o metabolismo e o sintrofismo microbiano em Reatores Anaeróbios de Leito Fluidificado (RALF) aplicados à biodegradação de surfactantes sintéticos. As análises de biologia molecular utilizadas foram 16S, metagenômica e metatranscriptômica. O RALF foi utilizado em todos os capítulos desta investigação e alimentado com esgoto sintético (CAPÍTULO 1, 2, 3 e 4), esgoto sanitário (CAPÍTULO 5) e co-digestão de esgoto sanitário com efluente de lavanderia (CAPÍTULO 6). Verificou-se que configuração do RALF com headspace aberto possibilitou o contato do efluente com o oxigênio atmosférico, estabelecendo uma comunidade microbiana facultativa no leito de areia, capaz de biodegradar simultaneamente as cadeias alquílicas e etoxiladas do Nonilfenol Etoxilado (NFEO), bem como seus subprodutos (4-Nonilfenol e 4-Octilfenol). Contudo, a introdução de oxigênio levada pela recirculação gerou a estratificação da microbiota, segmentando os organismos de acordo com sua afinidade pelo oxigênio. No leito com aspecto granular formado sobre o leito de areia, a análise metatranscriptômica revelou o predomínio de metanogênese autotrófica, com a produção de metano principalmente via fotossíntese escura (Ciclo de Calvin-Benson-Bassham) e rota hidrogenotrófica. Também se verificou que a presença de surfactantes modulou a expressão gênica dos Transportadores ABC do envelope celular, favorecendo o consumo de substratos específicos (Oligossacarídeos, Monossacarídeos, Amino Ácidos e Lipídios), de acordo com cada surfactante usado. Neste estudo também foi revelada a ocorrência de Transferência Direta de Elétrons entre Espécies (DIET) mediada por bactérias magnetotáticas. Bactérias do gênero Desulfovibrio magneticus produziram nanopartículas intracelulares de magnetita, mediando a transferência de elétrons de Geobacter sp. para arqueias metanogênicas. Foi desenvolvido um novo dispositivo suporte (HD1), que se mostrou apropriado para a imobilização celular e o estabelecimento de consórcios metanogênicos. Com a utilização de HD1 para co-digestão de esgoto sanitário com efluente de lavanderia, verificou-se adequada remoção de NFEO (76,7 - 74,78%, para afluente de 18,88 ± 1,95 mg L-1), aliada ao aproveitamento energético do biogás, com a proporção de metano de até 93 - 94%. Provavelmente devido a contribuição de DIET mediado por bactérias magnetotáticas, revelado pela análise metagenômica.