Degradación de biodiesel y diversidad bacteriana en suelos arenosos de una zona industrial (Guayanilla, Puerto Rico)

Abstract

Biodegradation of biodiesel from an industrial impacted sandy soil (Guayanilla Bay, Puerto Rico) and bacterial diversity was evaluated. Soil samples were amended with 2,500 mg/Kg of biodiesel and incubated during 41 days in laboratory conditions. Biodegradation by natural attenuation and enhanced of biodegradation by biostimulation with inorganic nutrients were examined. In addition, degradation of regular diesel (1,500 mg/Kg) and a mixture of diesel with biodiesel were examined. The biodegradation was measured by CO2 evolution (EPA 560/82-003) and gas chromatography method (EPA 8015B). The bacterial diversity of culturable bacteria populations was determinate by carbon utilization profiles (Biolog®), ability to use biodiesel as the sole carbon source and molecular techniques including amplified ribosomal DNA restriction analysis (ARDRA) and 16S rDNA sequence analysis. Gas chromatography showed partial removal of biodiesel (80%) and diesel (57%) in the natural attenuation treatment. The CO2 evolution indicated that both rate and extent of biodiesel mineralization is greater than diesel indicating that biodiesel is more biodegradable. The removal of either diesel or biodiesel was enhanced after inorganic nutrient addition. A total of 36 bacterial populations were isolated of 26 distinctive genetic and physiological groups. Only 50% (18/36) of all bacterial populations grew in a medium with biodiesel constituents as sole carbon source. In general, the community was dominated mainly by gram positive bacilli. Sequence analysis of the 16S rDNA showed close relation with Bacillus thuringiensis, B. subtilis, B. megaterium, Paenibacillus latus and Micrococcus luteus, of the Firmicutes and Actinobacteria divisions which are widely recognized to be known hydrocarbon degradaders in the environment.

La biodegradación de biodiesel en suelos arenosos impactados industrialmente (Bahía de Guayanilla, Puerto Rico) y la diversidad bacteriana presente en el proceso de degradación fue estudiada. Muestras de suelo fueron contaminadas con 2,500 mg/Kg de biodiesel e incubadas durante 41 días en condiciones de laboratorio. Se comparó la degradación en tratamientos de atenuación natural y bioestimulación con nutrientes inorgánicos. Adicionalmente se examinó la degradación de un diesel comercial (1,500 mg/Kg) y de una mezcla de diesel con biodiesel. La biodegradación se midió por medio de la evolución de CO2 (EPA 560/6-82-003) y cromatografía de gas (EPA 8015B). La diversidad bacteriana fue determinada por Sistema Biolog®, crecimiento en biodiesel como única fuente de carbono y técnicas moleculares que incluyeron análisis de restricción del 16S rDNA amplificado (ARDRA, por sus siglas en inglés) y secuenciación de 16S rDNA. Los análisis de cromatografía de gas mostraron una remoción parcial de biodiesel (80%) y diesel (57%) en tratamientote atenuación natural. La evolución de CO2 indicó que la mineralización de biodiesel fue superior a la del diesel demostrando que el biodiesel es más biodegradable. La remoción de biodiesel y diesel fue completa con el tratamiento de bioestimulación demostrando que la adición de nutrientes ejerce un efecto positivo en la biodegradación. Un total de 36 poblaciones bacterianas fueron aisladas de 26 grupos genéticos que presentaron diversidad fisiológica entre sus miembros. Solo el 50% (18/36) de las poblaciones crecieron en medios suplementados con biodiesel como única fuente de carbono. En general la comunidad estuvo constituída principalmente por bacilos gram positivos, el análisis de secuencias de 16S rDNA mostraron estrecha similitud con Bacillus thuringiensis, B. subtilis, B. megaterium, Paenibacillus latus, y Micrococcus luteus de las divisiones Firmicutes y Actinobacteria las cuales son conocidas ampliamente por tener miembros degradadores de hidrocarburos en el ambiente.