Presentación sobre la biología bacteriana
Las bacterias, juntas con otros organismos, son las responsables de la degradación de los desechos orgánicos y, tener un conocimiento de sus características es importante para las tecnologías de control de la polución. En las WWTP’s (Waste Water Treatment Plants) los téminos “bichos” y “bacterias” se usan genéricamente para describir los organismos con actividad biológica. En nuestra presentación hablamos sólo de bacterias. Otro término que se emplea en los tratamientos biológicos son las enzimas, que son productos químicos sin vida producidos por las bacterias que ayudan a descomponer los desechos orgánicos a unas formas en las que las bacterias las consumen con mayor facilidad. Las enzimas son catalizadores que ayudan a la conversión de la materia, pero que no se consumen en el proceso. Algunas bacterias producen enzimas. Hay miles de enzimas que producen las bacterias. Las enzimas, o con más precisión las exoenzimas, las producen las bacterias comunes cuando su fuente de alimentación esta limitada.
Los virus son la forma de vida más baja y son mucho más paqueñas que las bacterias. Las bacterias son organismos unicelulares entre 1 – 5 micones de tamaño. Tienen pared celular, sin organos internos y pueden tomar diversas formas. Son demasiado pequeñas para ser identificadas o estudiadas con microscopios ópticos, pero que si pueden verse con un microscopio electrónico.
Seguidamente hay una muestra de formas bacterianas. Recuerdo que su tamaño es de 1 a 5 micrones.
Formas de vida superiores que tienen procesos biológicos son los protzoos, gusanos y rotíferos que tienen tamaños por encima de los 100 micrones.
Las paredes celulares de las bacterias pueden absorber materia soluble. No pueden consumir partículas y absorben su alimento por prresión somática. Materia con un peso molecular de 1.000 o inferior, y sólo aquel que es soluble como azucares, amino ácidos pueden atravesar las paredes celulares. Material coliodal como las proteinas de la leche, almidones y grasas no pueden atravesar los poros, pero pueden convertirse en materia soluble por medio de las enzimas.
La solubilización representa aproximadamente un 50% de la actividad de ESI (Kalgoorlie) en WWTP.
La clasificación de las bacterias esta en constante evolución. Para nuestra presentación las bacterias están activas dentro de un rango de temperatura moderado.
Punto de ebullición
Bacterias termófilas
45ºC – 10ºC Bacteria mesófilas: Las bacterias que tienen aplicaciones comerciales (10 a 40ºC).
Punto de congelación
Entorno con oxígeno
1. Anaeróbica – ausencia de oxígeno, algunas bacterias no pueden sobrevivir en oxígeno disuelto.
2. Facultativo – con o sin oxígeno, muchas de las bacterias de esta clase usan SO4, NO3, etc. como fuentes de oxígeno en lugar del oxígeno disuelto.
3. Aerobica – con oxígeno disuelto, las clases más comunes.
La reproducción bacteriana es el elemento clave del éxito de la tecnología y productos de ESI (Kalgoorlie). La selección de la espcialización de las bacterias así como el control de la reproducción dentro de un bioreactor permiten que los productos ESI se obtengan para una variedad de aplicaciones.
Las bacterias se reproducen a velocidades variables, desde los pocos minutos a muchas horas. La bacterias más comunes se reproducen cada 30 a 60 minutos si están en un ambiente favorable. Esta franja en los tiempos de reproducción tiene consecuencias importantes como puede verse en la tabla siguiente.
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Tiempo |
Núm bacterias "A"
Duplican cada 30' |
Núm bacterias "B"
Duplican cada 60' |
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0 |
1 |
1 |
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0.5 |
2 |
1 |
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1 |
4 |
2 |
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1.5 |
8 |
2 |
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2 |
16 |
4 |
|
2.5 |
32 |
4 |
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3 |
64 |
8 |
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3.5 |
128 |
8 |
|
4 |
256 |
16 |
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4.5 |
512 |
16 |
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5 |
1024 |
32 |
Todos los organismos compiten para hacerse con energía y alimento. En el tratamiento de aguas residuales es importante descomponer de manera eficiente la materia orgánica usando organismos muy pequeños, básicamente bacterias. Esta es la base del tratamiento secundario. Por norma general, cuanto mejor puedan resproducirse las bacterias más éxito tendrán en un determinado ambiente. No obstante, para poder descomponer materia específica, puede que sean necesarias bacterias especializadas. Estas bacterias especializadas pueden ser un tipo de bacterias especifica o pueden ser bacterias comunes condicionadas especificamente.
Bacerias nitrificantes
Otro aspecto de la biología bacteriana que juega un papel importante en las tecnologias de ESI (Kalgoorlie) es el rendimiento y reproducción de las bacterias nitrificantes. Las bacterias nitrificantes juegan un papel importante en la reducción de los niveles de amoníaco y nitrito en los acuarios y en el efluente de las instalaciones de tratamiento de aguas residuales, y en el control de crecimiento excesivo de las algas en los estanques. Puesto que las bacterias nitrificantes se asemejan mucho a las algas en sus requerimientos de fuentes de alimentación la introducción de estas bacterias especializadas en las lagunas que padecen crecimientos de algas proporciona un metodo para la reducción de las algas. Una cantidad excesiva de algas puede resultar en el consumo del oxígeno disuelto al descomponerse los restos de las algas, así como el aumento de sedimentos orgánicos, muchos sólidos suspendidos y olores.
La nitrificación se base en la conversión del amoniaco (NH3) a nitrito (NO2) y posteriormente a nitrato (NO3). El NH3 es muy tóxico para los peces y también para otros organismos acuaticos, el NO2 es menos tóxico, y el NO3 es relativamente no tóxico. La nitrificación ocurre en condiciones aerobicas, baja BOD y agua relativamente limpia. El BOD es un paramente que se usa comunmente para medir el efecto de la materia organica sobre el oxigeno disuelto en la corriente recptora de un cuerpo de agua o instalacion de tratamiento, normalmente en un periodo de 5 dias.
Mientras que hay miles de bacterias distinas que consumen materia organica, solo hay 10 especies de bacterias nitrificantes. Debido a este hecho hay muchas menos de estas bacterias especializadas en cualquier ambiente acuático. Hay dos grupos de nitificantes importantes en nuestra tecnología;
Nitrosomas, que convierten el NH3 a NO2, y
Nitrobacter, que convierten NO2 a NO3. Normalmente hay una caída del pH durante la nitrificación puesto que se liberan iones de hidrógeno. Si la alcalinidad es alta (una medida de la capacidad de tamponamiento en el agua - carbonato) no hay una caída significativa. Si la alcalinidad es baja, puede que haya una caída del pH.
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