Evaluación de consumo de sustrato y toxicidad microbiana de cobre (Cu (II)) y zinc (Zn (II)) en bacterias sulfato-reductoras presentes en sedimentos anaerobios

Abstract

Ecuador constituye un país con excelentes recursos minerales y actualmente impulsa importantes proyectos mineros con el objetivo de aportar significativamente a la economía del país. Estrechamente relacionado con esta actividad se encuentra la generación de drenajes ácidos de mina (DAM), caracterizados por su elevada acidez, alto contenido de metales pesados disueltos y altas concentraciones de iones sulfatos. El uso de bacterias sulfato-reductoras ha sido ampliamente estudiado y es considerada como una técnica de remediación altamente eficiente y accesible para el tratamiento de este tipo de descargas ácidas. En este proyecto de investigación se evaluó el consumo de sustrato y los efectos de cobre (Cu (II)) y zinc (Zn (II)) en el metabolismo de las BSR presentes en los sedimentos de una laguna artificial con el objetivo de determinar bajo qué parámetros se promueve su crecimiento y proliferación, además de conocer los rangos de concentración de metales que pueden tolerar estos microorganismos sin alterar considerablemente su metabolismo. En la primera etapa del estudio se monitoreó el funcionamiento del sistema de remediación compuesto por un biorreactor sulfato-reductor y una pre-columna de piedra caliza para la remoción de (Cu (II)) alimentado con 2500 mg DQO-acetato L-1 y 2000 mg SO42- L-1 durante dos fases de operación. El biorreactor generó alrededor de 75 mg L-1 de sulfuro biogénico y presentó porcentajes de reducción de sulfato, reducción de cobre disponible en solución y reducción de materia orgánica del 37, 91 y 65%, respectivamente. En la segunda fase de esta investigación se evaluó la actividad máxima específica de consumo de sulfato y producción de sulfuro de los microorganismos presentes en los sedimentos anaerobios de la laguna artificial. El tratamiento con una relación DQO-acetato/sulfato de 0.75 fue el más eficiente, registrando una actividad máxima específica de consumo de sulfato y de producción de sulfuro de 10664.21 mg SO42- kg-1 SSV d-1 y 1481.73 mg S2- kg-1 SSV d-1, respectivamente. En la última etapa se evaluó el efecto de Cu (II) y Zn (II) en el metabolismo sulfato-reductor de estos microorganismos. La concentración de Cu (II) que produjo un 20% de inhibición (IC20) fue 10.25 mg L-1, mientras que para Zn (II) fue 9.33 mg L-1, el IC50 para Cu (II) fue de 39.73 mg L-1 y en el caso del Zn (II) fue de 28.26 mg L-1. No se determinaron valores para IC80 bajo las condiciones evaluadas. Por otra parte, la presencia de 15 mg L-1 de Cu (II) y 15 mg L-1 de Zn (II), generó un efecto antagónico para el consorcio microbiano, ya que redujo la actividad máxima específica de reducción de sulfato a 64.5%. Las BSR constituyen microorganismos versátiles, capaces de producir sulfuro y consumir sulfato bajo diversas condiciones de operación, lo que demuestra que este tipo de tratamiento puede ser aplicado exitosamente en la remediación de los DAM.