Caracterització de l’operació i estudi metatranscriptòmic d’un bioreactor de dessulfuració d’alta càrrega d’H2S

Resumen

Aquest apartat és un resum general del seguit de capítols que estructuren aquesta tesi doctoral. En aquest sentit es presenta una revisió bibliogràfica al voltant dels sistemes de tractament de gasos contaminants, centrant la introducció en el contaminant d’estudi, l’H2S, i els sistemes de tractament biològic. De manera similar, es presenta un apartat introductori al voltant dels bacteris sulfur?oxidants. Complementant aquesta part, es fa un recull descriptiu de diferents tècniques de biologia molecular, basades en marcadors filogenètics moleculars, per a l’estudi de comunitats microbianes. Per últim, es presenta una revisió de les diferents tecnologies de seqüenciació de DNA de nova generació amb la intenció d’introduir i fonamentar l’aproximació bio?òmica per a l’estudi de comunitats microbianes complexes. Seguidament en el segon capítol d’aquesta tesi, es desenvolupa un primer estudi al voltant de la posada en marxa i operació del biofiltre percolador de dessulfuració d’alta càrrega d’H2S, mitjançant la configuració d’un nou material de rebliment inorgànic desordenat. En base al monitoratge de diferents paràmetres, s’aconsegueix optimitzar el règim d’operació establint unes noves condicions d’operació que minimitzen la generació de sofre inorgànic en el bioreactor. En el tercer capítol, i com a aproximació inicial en l’estudi de les comunitats microbianes del bioreactor, es construeixen per a dos moments operacionals separats en el temps, dues llibreries gèniques de 16S rRNA. En base a la identificació d’espècies realitzada per seqüenciació dels fragments clonats, es seleccionen diverses espècies microbianes sulfur?oxidants amb intenció d’estudiar la seva adaptació i dinàmica al llarg de l’operació. Mitjançant la tècnica FISH es visualitzen i quantifiquen aquestes espècies sulfur?oxidants, realitzant un seguiment a diferents altures del cos del bioreactor permetent analitzar la dinàmica poblacional dels microorganismes hibridats.  Complementant l’estudi realitzat per a la caracterització i el seguiment de poblacions microbianes, en el capítol quatre d’aquesta tesi es descriu el procés d’optimització de la metodologia necessària per a la realització de l’estudi metatranscriptòmic de les comunitats microbianes del biofitre. En aquest capítol es descriuen, per als diferents processos experimentals implementats, els resultats obtinguts amb l’objectiu d’optimitzar els rendiments d’extracció i purificació de mRNA. Finalment, assolits els rendiments necessaris tant en termes de quantitat com de qualitat, es presenta el protocol optimitzat per a la preparació de les mostres seqüenciades en la plataforma GS FLX de Roche&454. Finalment en l’estudi metatranscriptòmic presentat en el capítol cinc, es processen tres mostres corresponents a diferents zones del biofiltre. Inicialment s’apliquen diferents estratègies d’assemblatge de les lectures amb intenció d’optimitzar el càlcul d’assemblatge. Mitjançant l’anàlisi bioinformàtica es realitza la interpretació del metatranscriptoma referit a cada una de les zones de mostreig. Es quantifiquen els nivells d’expressió per a cada un dels contigs generats permetent l’anàlisi comparativa del grau d’expressió dels gens del biofiltre a diferents altures.