AISLAMIENTO Y CARACTERIZACIÓN DE BACTERIAS TERMÓFILAS CELULOLÍTICAS OBTENIDAS DEL COMPOSTEO DE LA FRACCIÓN ORGÁNICA DE RESIDUOS SÓLIDOS URBANOS

Abstract

Resumen

Una de las formas de valorizar la fracción orgánica de residuos sólidos urbanos (FORSU) es mediante el compostaje, proceso biológico aerobio en el que un consorcio microbiano lleva a cabo la hidrólisis y degradación de la materia orgánica. El proceso de compostaje presenta 4 fases: mesófila, termófila, de enfriamiento y maduración. La fase termófila es la de mayor interés por la presencia de microorganismos con capacidades hidrolíticas sobre compuestos complejos como la hemicelulosa y celulosa, que les confieren un potencial de aplicación biotecnológico, por lo que el objetivo de este trabajo fue aislar, caracterizar e identificar bacterias celulíticas termófilas del proceso de compostaje. El estudio se realizó en 3 etapas: la primera etapa consistió en la implementación de una biopila cerrada, donde se colocaron 2.925 kg de tierra negra y 5.85 kg de FORSU. La biopila fue monitoreada diariamente en términos pH, humedad y temperatura; y se caracterizó fisicoquímicamente en el estado estacionario de la fase mesófila, termófila y de maduración para determinar la calidad del compost. Se realizó el cultivo, aislamiento, caracterización e identificación de microorganismos termófilos del sistema de compostaje, a través de cultivos y aislamiento en medio de carboximetilcelulosa (CMC) al 0.1%. La caracterización se realizó mediante determinación morfológica, microscópica, pruebas bioquímicas e identificación molecular del gen ARN r 16S. Por último, se determinó la actividad cinética celulolítica de las cepas identificadas, a través de cultivos en lote en caldo de cultivo CMC al 0.1% en condiciones de termófila. Los resultados evidenciaron que el proceso de compostaje presentó las 4 fases en un periodo de 19 semanas, alcanzando una temperatura máxima de 46°C ± 0.4, una humedad promedio de 69.2% ± 0.46 y valores de pH de neutro a alcalinos (7.1 - 8.6 ± 0.13). La caracterización fisicoquímica arrojó que se obtuvo una composta de calidad “tipo I” que corresponde a la de mejor calidad de acuerdo con la norma mexicana NMX-AA-180-SCFI-2018. Se aislaron dos cepas bacterianas con morfologías distintas (cepa P11, con morfología puntiforme y la cepa I12 con morfología irregular) pero ambas bacilares Gram (+) y con capacidad metabólica igual, ya que dieron positivo a las mismas pruebas bioquímicas (TSI, MIO, SIM, consumo de glucosa, sacarosa, manitol; no consumen lactosa y no producen indol ni ácido sulfhídrico). Las secuencias genéticas de cada cepa que se obtuvieron a través de amplificación del gen ARNr 16s fueron comparadas en la base de datos GenBank, el análisis de las secuencias arrojó una similitud del 97.80 % con Bacillus sp para la cepa P11, mientras que para la cepa I12 se obtuvo una similitud del 100 % con Bacillus licheniformis. Con respecto a la actividad celulolítica se obtuvo que cepa P11 identificada como Bacillus sp presentó halos de hidrólisis con un diámetro de 12 mm ± 1.4, un tiempo de duplicación (td) de 9.61h y con una tasa especifica de crecimiento de (µ) de 0.0721 h-1, mientras que la cepa I12 identificada como B. licheniformis presentó un halos hidrólisis de 21.5 mm ± 0.7, un td de 8.85 h y una µ 0.0783 h-1.