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O sequenciamento de 3ª geração avança o conhecimento do sistema de nitrificação em ETE

Publicado em 27/01/2020 às 11:20:56

Um estudo realizado por pesquisadores do grupo de Química y Microbiología del Agua del IIAMA-UPV caracteriza detalhadamente a composição de lodo ativado ao nível de gênero e espécie

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Técnica de Fluorescence in Situ Hybridization (FISH) utilizado no desenvolvimento da pesquisa (Imagem: iAgua)

Esse detalhamento é dado graças à tecnologia de sequenciamento direcionado de terceira geração, que permite melhorar o conhecimento e a compressão do sistema biológico de nitrificação em estação de tratamento de esgoto (ETE).

Este é o principal resultado da tese de doutorado “Estudio de la dinámica poblacional y actividad de los organismos nitrificantes en sistemas de depuración de aguas residuales”, realizada por Paula Barbarroja e orientada pelos pesquisadores do IIAMA-UPV, José Luis Alonso, Daniel Aguado e o membro do grupo CALAGUA-UV, Luis Borrás.

A pesquisa parte da realidade de que as ETEs desempenham um papel fundamental na proteção do meio ambiente, impedindo a chegada de nutrientes (nitrogênio e fósforo) e outros contaminantes aos ecossistemas aquáticos.

A remoção de nitrogênio nos fluxos de efluentes é essencial para evitar uma ampla gama de impactos na saúde pública e no meio ambiente. Uma das alterações mais sérias que isso pode causar no ambiente aquático é a eutrofização, como vimos no recente caso de Manga del Mar Menor (Espanha) ”, explica Paula Barbarroja, autora principal do estudo.


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Técnica Inovadora

A tese de doutorado utiliza diferentes técnicas moleculares e seus resultados são combinados com valores de atividade determinados a partir da respirometria, quantificação do ATP e dos parâmetros de operação, para desenvolver modelos de gestão multivariados que permitem obter uma visão global do processo de nitrificação.

“Esses estudos visam promover o conhecimento dos ecossistemas, contribuindo para o desenvolvimento de estratégias que permitam a melhoria dos processos e seu controle. Para isso, eles combinam disciplinas como engenharia de controle de processos, biotecnologia, bioinformática e Big Data ”, afirma a pesquisadora valenciana.

Nesse sentido, Paula acredita que o desenvolvimento de técnicas moleculares e metagenômicas tem sido um momento decisivo para melhorar a caracterização dos processos de purificação biológica. De fato, a combinação de técnicas utilizadas na tese revelou, pela primeira vez, os vieses e limitações das técnicas aplicadas anteriormente.

“As técnicas metagenômicas evoluem progressivamente, como é o caso do novo sequenciamento SMRT do PacBio amplamente utilizado em ciências médicas, estudos patológicos e genética, e que até a apresentação desta tese de doutorado não havia sido usada para caracterizar a comunidade microbiana de lodo ativado ”, salienta Paula Barbarroja.

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A pesquisadora Paula Barbarroja explicando sua pesquisa na VII Edição das “Jornadas IIAMA”(Imagem: iAgua)

Outra das novas técnicas aplicadas nesta tese, é a quantificação de ATP como medida dos sólidos suspensos voláteis (SSV) na mistura de efluentes.

Os sólidos suspensos voláteis determinados por esta técnica, foram 47% menores do que com a técnica convencional. O cálculo dessa variável permite determinar o índice de estresse do sistema, que foi uma das variáveis mais relacionadas à atividade das bactérias nitrificantes.

“Esses resultados destacam a importância do uso de técnicas mais precisas para o controle de sólidos suspensos voláteis que, além disso, permitem melhorar o cálculo das variáveis mais comuns de projeto e controle em ETEs”, disse a pesquisadora.

Campo de Estudo e Resultados

A pesquisa de doutorado analisou as relações entre a dinâmica populacional de bactérias nitrificantes, sua atividade e as variáveis físico-químicas, operacionais, juntamente com os rendimentos de eliminação de nitrogênio em 6 reatores com sistema de lodo ativado.

Especificamente, um total de 188 amostras de lodo ativado e efluentes do tributário (afluente) e efluente do processo de purificação, pertencentes a 5 ETEs diferentes, foram processadas.

O estudo melhorou a compressão do sistema biológico de nitrificação em cada uma das ETEs analisadas, fornecendo informações sobre quais eram os parâmetros a serem controlados para a operação adequada. Além disso, deixa clara a importância da dinâmica populacional das bactérias nitrificantes, no rendimento da remoção de amônio nas ETEs ”, afirma a pesquisadora valenciana.

Por esta razão, Paula Barbaroja lembra que os requisitos regulamentares e o aumento da quantidade e descargas de contaminantes exigem o uso de tecnologias cada vez mais eficientes para “garantir a proteção e a qualidade dos recursos hídricos, uma vez que os desafios futuros exigem compreensão dos fatores que controlam a nitrificação, se quisermos gerenciar de forma sustentável o ciclo do nitrogênio”, conclui Paula.

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Referência: Instituto Universitario de Investigación de Ingeniería del Agua y Medio Ambiente (IIAMA), iAgua

Adaptado por Portal Tratamento de Água

Traduzido por Gheorge Patrick Iwaki


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