cultivo de spirulina platensis
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Cultivo de Cultivo de Spirulina platensisSpirulina platensis empleando aguas residuales de empleando aguas residuales de
cerdo en un cerdo en un proceso semicontinuoproceso semicontinuo
Chaiklahan Ratana*, Nattayaporn Chirasuwan, Wipawan Siangdung, Kalyanee Paithoonrangsarid and
Boosya Bunnag
República Bolivariana de VenezuelaUniversidad del Zulia
Facultad Experimental de CienciasDepartamento de Biología
Lab. de Organismos Fotosintéticos
Presentado por:Br. Juan C. Borrego
Maracaibo, abril del 2012
Las aguas residuales provenientes de la cría de cerdo son una fuente muy importante de contaminación.
Los residuos de cerdo contienen una demanda bioquímica de oxígeno muy elevada.
El estiércol de cerdo también contiene un alto nivel de residuos orgánicos: Alrededor de 5.4 a 6.3 kg de nitrógeno/ton y 2.2-3.1 kg de fósforo/ton.
Ambos son necesarios para el crecimiento de microalgas.
INTRODUCCIÓN
Los sistemas de digestión anaerobia, tales como la laguna de cubierta, digestor de flujo de pistón o la manta de lodo anaeróbico de flujo ascendente (UASB) se utilizan ampliamente para el tratamiento de los residuos de explotaciones de ganado porcino.
Las cantidades de nutrientes de estos sistemas son suficientes para el crecimiento de algas
La cianobacteria Spirulina es una de las microalgas más utilizado para el tratamiento de aguas residuales porcina.
Spirulina tiene un alto potencial para su uso
como alimento para animales.
Es una rica fuente de proteínas, aminoácidos
esenciales, vitaminas, ácidos grasos esenciales,
antioxidantes y pigmentos, como carotenoides y ficocianina.
Aumenta la supervivencia y el crecimiento de varios tipos de animales (pescado,
pollo, cerdos).
Ofrece varias ventajas, incluyendo un importante ahorro en el costo del medio de cultivo, si es proporcionado carbono inorgánico para mejorar su crecimiento.
El objetivo de este estudio fue producir Spirulina con los efluentes de una granja de cerdos UASB.
El inóculo de Spirulina platensis BP
Se cultivó:
Al aire libre
Temperatura ambiente
Agitación con un flujo de 150 Lts/hora
En 10 L de medio Zarrouk: 16,8 g de NaHCO3, 2,5 g de NaNO3, 0,5 g K2HPO4, 1,0 g de NaCl, 0,2 g
MgSO4 • 7H2O, 0,04 g de CaCl2, 1,0 g K2SO4, 0,08 g de EDTA y 0,01 g FeSO4 • 7H2O. (por Litro).
Después de 7-10 días, la concentración de clorofila a alcanzó aproximadamente 25 mg/L.
Todos los experimentos realizados en este estudio se inocularon con 20% (v/v) del inoculo de S.
platensis BP.
MATERIALES Y METODOS
S. platensis PA se cultivó en un recipiente de 6 L de modo semicontinuo de cuatro medios.
El medio modificado de Zarrouk que contenía 8 g/L de NaHCO3 (control).
El medio 1 = 20% de un efluente de un tratamiento UASB (Efluente UASB) instalado en una granja de cerdos; 3,5 g/L de NaHCO3, y 0,2 g/L de urea (46:0:0, N:P:K).
El medio 2 = 20% del efluente UASB, 4,5 g/L de NaHCO3, y 0,2 g de urea/L.
El medio 3 = 20% del efluente UASB, 3,5 g/L de NaHCO3, y 0,2 g/L de fertilizante N:P:K (16:16:16).
Manteniendo Clorofila a en 5 mg/L Bombeo de aire.
Se recogió el 30% del volumen total del cultivo cada 2-3 días
Las células de S. platensis BP se separaron luego por filtración.
Se añadió medio fresco al sistema después de cada cosecha.
Los resultados de este experimento se usaron para seleccionar un medio adecuado para su uso en un experimento a escala piloto en 100-L estanques abiertos de rodadura con una profundidad cultivo de 15 cm.
La mezcla fue facilitada por ruedas de paletas que faciliten la velocidad del agua a 12 rpm.
La evaporación fue contrarrestada por la adición del mismo nivel de agua dulce cada mañana.
La concentración celular se midió con la concentración de clorofila a
utilizando extracción con metanol y la posterior determinación de la
absorbancia a 665 nm.
Se determino el peso seco (24 horas a 80°C).
Los niveles de alcalinidad, fósforo y nitrógeno-nitrato en los filtrados se
determinaron utilizando el método de titulación, método
vanadomolibdofosfórico colorimétrico, y el método de detección
espectrofotométrico ultravioleta, respectivamente.
La concentración de nitrógeno amoniacal se determinó por el método de
salicilato.
El contenido de proteína se determinó por el método de Lowry.
Los ácidos grasos se analizaron mediante una versión modificada del mismo método, y los ésteres metílicos de ácidos grasos fueron identificados por cromatografía de gases.
El contenido de ficocianina se estimó después de la extracción en un buffer fosfato (pH 7,0) siguiendo los procedimientos descritos por Boussiba y Richmond.
Todos los experimentos se llevaron a cabo por duplicado o triplicado.
Los resultados de los análisis fueron sometidos a análisis de varianza (ANOVA) con el nivel de confianza del 95% (P <0,05) para verificar diferencias significativas en la productividad, la composición de las células, y el nivel de nutrientes que quedan en los filtrados.
Características de los efluentes UASB de una granja de cerdos:
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
Para evitar la inhibición del crecimiento debido a exceso de amoníaco, la Spirulina se cultivó en 20% del efluente UASB (v/v).
El carbono adicional y nitrógeno, se añade para aumentar el crecimiento de Spirulina a un nivel económicamente factible.
Por lo tanto, en este estudio, bicarbonato de sodio se añadió a 20% de UASB a una concentración de 3,5 a 4,5 g/L en conjunción con 0,2 g/L de urea o fertilizanrte N:P:K para identificar un medio adecuado para el cultivo de S. platensis.
La productividad de S. platensis BP y Composición de la célula:
En un estudio escala 6-L, las productividades
promedio de S. platensis BP cultivado en el medio 2 y 3 era de 19,9 g/m2/d
y 20,1g/m2/d, respectivamente.
El medio 2 se consideró un medio adecuado y
por lo tanto utilizada para la escala piloto experimento.
La productividad media de S. platensisBP crecido en el medio 2 en el experimento a escala piloto (100 L) fue aprox. 12 g/m2/d, que no fue significativamente diferente (P <0,05) de la productividad obtenida en un medio modificado de Zarrouk (12,7 g/m2/d)
Su composición tampoco fue estadísticamente diferente (p <0,05) en las células cultivadas en
el medio 2 en comparación con el medio modificado de Zarrouk. La composición de las células de S. platensis BP crecido en el medio 2 fue como sigue (% peso seco): proteína (57,9%), total de ácidos grasos (4,18%), ácido linoleico (0,7%),
ácido γ-linolénico (1,12%), y ficocianina (19,5%)
Los resultados de este estudio indican que S. platensis BP podría ser cultivadas en 20% del efluente UASB suplementado con 4,5 g/L de bicarbonato de sodio y 0,2 g/L de urea.
El cálculo del costo de la química indicó que la preparación de 1.000 L de medio modificado Zarrouk costaría alrededor de 533 baht (EE.UU. $ 15,21) en comparación con 120 baht (3,41 dólares EE.UU.) para el medio 2 (1 baht tailandes = 0.032499 U.S. dollars).
Por lo tanto, el 2do medio tiene un alto potencial económico, ya que la cantidad de bicarbonato de sodio en comparación con medio modificado de Zarrouk (8 g/L de bicarbonato de sodio) se puede reducir a casi la mitad (4,5 g/L) y su costo es 4,4 veces más barato que el medio modificado de Zarrouk.
Eliminación de nutrientes:
La tasa media de eliminación de la alcalinidad de
bicarbonato fue de alrededor de 380 mg/L/d.
Los niveles de fósforo disminuyeron rápidamente dentro de
2 días y su tasa de eliminación disminuyó ligeramente
después de 8 días de cultivo. Al final del experimento (17
días de cultivo), el nivel de fósforo fue de 17 mg/L.
Las eficiencias reportadas de eliminación de nitrógeno y el
fósforo variaron dependiendo de la composición de los
medios y las condiciones ambientales.
En cuanto a la observación de células, S. platensis BP cultivadas en el medio 2 pasó de verde azulado a verde amarillento después de más de 17 días. Esto es probablemente debido a la limitación de nitrógeno producido en el cultivo.
Cuando el cultivo se empobrece de nitrógeno, Spirulina usa ficocianina como reservas de nitrógeno para la síntesis de otras proteínas.
Además, la reducción en la cantidad de amoníaco era no sólo por la absorción activa durante el crecimiento de Spirulina, sino también por extracción a la atmósfera.
Se confirmó que el amoníaco se pierde en la atmósferamediante la comparación de los niveles en las aguas residualessin células. Los resultados revelaron que la reducción diaria de los niveles de amoníaco en el efluente UASB sin y con S. platensis BP fueron 70% y 100%, respectivamente