Taller 7 - Ornella

Microbiología Agrícola

Ornella BARRIOS GONZÁLEZ - COM 2

TALLER 7: MICROORGANISMOS DEL SUELO Y DIGESTIÓN ANAERÓBICA DE RESÍDUOS AGRÍCOLAS

Objetivos de parte 2: Conocer un mecanismo de transformación de residuos agrícolas sólidos en biogas y en un lodo fertilizante, a través de la digestión anaeróbica.

Objetivos de parte 1: Reconocer los grupos fisiológicos de microorganismos del suelo cultivándolos en medios selectivos que les provean los nutrientes adecuados para su desarrollo y se cumpla con las condiciones ambientales requeridas.

PARTE 2

PARTE 1

Digestión anaeróbica como tratamiento p/ residuos sólidos

Importancia agronómica de ambas partes

Solubilización de fosfatos

Celulolisis, amilolisis

Ciclo del S

Ciclo del N

ÍNDICE: TEMAS REQUERIDOS EN CRITERIOS DE EVALUACIÓN

Medio de cultivo: manitol 10 g, carbonato de calcio 0,5 g, solución salina 50 ml, solución de oligoelementos 1 ml, agua 1 L. Distribuir en matraces de Erlenmeyer de 250 ml, colocando 50 ml en cada uno y esterilizar a 110ºC durante 20 minutos.

1. FIJACIÓN DEL N

En laboratorio: Se siembra gránulos de suelo en medio manitol y se incuba a 25-27 °C durante 7 días.Detección:Al tercer día de incubación el medio se enturbia ligeramente y en la superficie aparece un velo grisáceo. Luego el velo se pliega, dando una superficie rugosa y mamelonada que se vuelve de color pardo. Finalmente caen trozos de velo dentro del líquido. El líquido se enturbia cada vez más y aparecen burbujas en el fondo. Observando al velo bajo microscopio se ven células bacilares, ovales, cocoides y a veces cistos esféricos, mientras que el material tomado del fondo permite ver bacilos esporulados Gram-positivos o variables.

Etapas del ciclo:

1. Fijación de N2
2. Nitrificación
3. Amonificación
4. Desnitrificación

1) Microorganismos del suelo

CICLO DEL NITRÓGENO

Medios de cultivo:P/ form. de nitritos: sulfato de amonio 0,5 g, carbonato de calcio 1 g, solución salina 50 ml, agua 1 L. Distribuir en matraces de Erlenmeyer de 250 mL, a razón de 50 ml cada uno.P/ prod. de nitratos: = ingredientes pero 1 g de nitrito de sodio en lugar del sulfato de amonio.Esterilizar a 110ºC durante 20 minutos.

2. Nitrificación

En laboratorio: Se siembra unos gránulos de suelo en ambos matraces y se incuba a 25-27ºC durante 14 días.Detección:Para formadores de nitritos: Volcar 1 ml del cultivo en un tubo de ensayo y agregar 1 ml de reactivo de Griess recien preparado. Aparecerá un color rosado si se han formado nitritos por acción microbiana.Para formadores de nitratos: Transferir 5 ml del cultivo a un tubo de ensayo y agregar 1 ml del reactivo de Griess. Si la reacción da negativa, los microorganismos han oxidado los nitritos a nitratos. Colocar otros 5 ml de cultivo en un tubo, agregar unos 50 mg de urea y 10 gotas de ácido sulfúrico, luego calentar para eliminar los nitritos. Añadir 1 ml de reactivo difenilamina por las paredes del tubo. Si en la zona de contacto aparece un color azul, quiere decir que hay nitratos formados por acción microbiana.

1) Microorganismos del suelo

CICLO DEL NITRÓGENO

Medio de cultivo: peptona 0,2 g, solución salina 50 ml, solución de oligoelementos 1 ml, agua 1 L. Distribuir e en tubos y esterilizar a 110ºC durante 20 minutos.

3. AMONIFICACIÓN

En laboratorio: Se siembra unos gránulos de suelo en el medio de cultivo y se incuba por siete días 25-27ºC.Detección: Agregar 1 ml de reactivo de Nessler a cada tubo a ensayar. La aparición de un color ladrillo indica la presencia de amoniaco.

1) Microorganismos del suelo

CICLO DEL NITRÓGENO

Medio de cultivo: nitrato de potasio 2 g, carbonato de calcio 5 g, glucosa 10 g, solución salina 50 ml, solución de oligoelementos 1 ml, agua 1 L. Se esterilizan a 110ºC durante 20 minutos.

4. desnitrificación

En laboratorio: Se inocula gránulos de suelo en tubos que llevan dentro una campanita de vidrio sin agitar y se incuba por siete días 25-27ºC. Detección:Si se ha reducido el nitrato hasta el estado de nitrógeno molecular u óxido de nitrógeno quedarán retenidos en la campanita inmersa en el tubo. La formación de nitritos se comprueba agregando 1 ml del reactivo de Griess al tubo de cultivo. Aparecerá un color rosado si hay nitritos.

1) Microorganismos del suelo

CICLO DEL NITRÓGENO

En laboratorio:P/ sulfato-reducción: Se siembra unos gránulos de suelo y se introduce un clavo previamente pasado por la llama y enfriado. Se cubre con agar al 1,5% fundido o vaselina. Se incuba por 14 días a 25-27ºC.P/ sulfo-oxidación: Se agrega a cada tubo 1 mL de una solución a 10% de monosulfuro de sodio y se siembra unos gránulos de suelo. Se incuba a 25-27ºC durante dos a tres semanas.Detección:P/ sulfato-reducción: Si el clavo se ha ennegrecido quiere decir que hubo formación de sulfuro de hierro debido a los microorganismos.P/ sulfo-oxidación: Volcar 2 mL del cultivo en otro tubo, acidificar con dos gotas de ácido clorhídrico concentrado y añadir 5 gotas de solución acuosa de cloruro de bario al 5%. p/v. La aparición de una opalescencia indica que se han formado sulfatos por la actividad microbiana.

Medios de cultivo:P/ sulfo-reducción: cloruro de amonio 1 g, fosfato dipotásico 0,5 g, sulfato de magnesio heptahidrato 2 g, sulfato de sodio 0,5 g, cloruro de calcio 0,1 g, lactato de sodio (al 60% p/v) 6 ml, extracto de levadura 1 g, tioglicolato de sodio 1 g, agua 1 L. Repartir en tubos colocando 10 ml en cada uno y esterilizar a 110ºC durante 20 minutos.P/ sulfo-oxidación: fosfato dipotásico 0,25 g, cloruro de magnesio 0,1 g, cloruro de sodio 0, 1 g, nitrato de amonio 2 g, carbonato de calcio 5 g, agua destilada 1 L. Repartir 5ml en cada tubo y esterilizar = tiempo a = temperatura.

Sulfo-oxidacióny sulfo-reducción:

1) Microorganismos del suelo

CICLO DEL AZUFRE

Medios de cultivo: P/ celulolisis: nitrato de amonio 1 g, solución salina 50ml, solución de oligoelementos 1 ml, agua 1 L. Distribuir en tubos con tiras de papel de 1 x 10 cm y esterilizar a 110ºC durante 20 minutos.P/ amilolisis: almidón soluble 2 g, nitrato de amonio 1 g, solución salina 50 ml, solución de oligoelementos 1 ml, agar 15 g, agua 1 L. Esterilizar a 110ºC durante 20 minutos. Distribuir en cajas de Petri.

En laboratorio:P/ Celulolisis: Sembrar unas gotas de una suspensión de suelo que haya sido abonado con estiércol, e incubar durante dos a tres semanas a 25-27°C.P/ Amilolisis: Se siembra unos gránulos de suelo por 7 días, incubando a 25-27ºC.Detección:P/ Celulolisis: Donde el papel sobresale del líquido del tubo se acumulan las bacterias celulolíticas aerobias y suelen colorearlo. Colocar la tira de papel en un portaobjetos para observar el ataque de las fibras bajo la lupa.P/ Amilolisis: Cubrir la superficie con solución acuosa de yodo, por ejemplo la de Lugol. La zona de hidrólisis alrededor del crecimiento microbiano aparece de color azulado o negruzco.

1) Microorganismos del suelo

CELULOLISIS, AMINOLISIS

Medio de cultivo: extracto de levadura 2 g, glucosa 20 g, agar 15 g, agua 1 L, fosfato tricálcico 2 g. Esterilizar a a 110ºC durante 20 minutos y distribuir en cajas de Petri.

En laboratorio: Se siembra unos gránulos y se incuba a 25-27ºC por 7 días.Detección: Observar la formación de una zona transparente alrededor de las colonias

1) Microorganismos del suelo

SOLUBILIZACIÓN DE FOSFATOS

DIGESTIÓN ANAERÓBICA

ALTERNATIVAS DE TRATAMIENTOS:

• vertederos
• compostaje

Condiciones críticas del compostaje:1) Aireación2) Humedad adecuada (50-60%), evitar el exceso superior al 70%3) Relación C/N no mayor de 30:1

*Otras fuentes de residuos:

• fango de aguas residuales (derivados del tratamiento de residuos líquidos)
• residuos de origen animal (procedentes de ganadería intensiva, de explotaciones avícolas y porcinas)

residuos orgánicos como: desperdicios de cocina, papel, etc. que sí son descomponibles

residuos inorgánicos como: vidrio, metales, plásticos, etc. que no se pueden descomponer

RESIDUOS SÓLIDOS

2) La digestión anaeróbica como tratamiento de residuos sólidos

TRATAMIENTO DE RESIDUOS SÓLIDOS

Debate: ¿Se cumplieron adecuadamente las condiciones necesarias para ambos biodigestores?No, porque al primero (COM 1) le faltaba materia orgánica vegetal para el aporte suficiente de carbono orgánico (celulosa) que se le puso al segundo biodigestor (COM 2). Recordemos que la relación C/N debe ser hasta 30:1, es decir 30 unidades de C por cada unidad de N, y al primer biodigestor le sobraba LIGNINA (por el aserrín) que hizo que le costara más degradar la M.O. que a nuestro biodigestor.

Biodigestores creados en laboratorio: Para ambos biodigestores se colocó una bureta de vidrio con su respectivo soporte de metal, un frasco de vidrio lleno de agua y una manguera de goma dentro de éste, utilizada para unir el extremo de la bureta con el extremo de la boquilla que tenía el recipiente que funcionaría como biodigestor propiamente dicho (frasco de vidrio con tapa de plástico).En el primer biodigestor (COM 1) se colocó: aserrín y excremento de vaca. Al cabo de 7 días no había descendido prácticamente nada.En el segundo biodigestor (COM 2) nosotros colocamos: residuos de plantas, un poco de aserrín y excremento de vaca. La columna de gas descendió aproximadamente 36,5 al cabo de 7 días (reemplazo de agua por gas), por lo que éste registra un funcionamiento más eficaz que el otro.

2) La digestión anaeróbica como tratamiento de residuos sólidos

PRODUCCIÓN DE BIOGAS

PARTE 1: El conocimiento del ciclo del nitrógeno y de los tipos de microorganismos que hay en según qué tipo de suelo, y qué procesos bioquímicos llevan a cabo que puedan afectar al cultivo que se desee producir, brinda facilidad para plantear el manejo de éste. Tener en cuenta los procesos vistos llevaría a una mejor planificación de la producción deseada y aumentaría la posibilidad de obtener los resultados esperados.

[imágenes de web]

PARTE 2: La combinación del reciclado de residuos animales con el cultivo de abonos verdes puede proporcionar el nitrógeno necesario para el suelo utilizado para producciones agrícolas. El reciclado puede hacerse mediante digestión anaeróbica, ya que el contenido relativo de N es mayor en el estiércol digerido que en el fresco. El lodo remanente del digestor es una alternativa para mejorar los suelos, mejora su fertilidad, estructura y retención hídrica, previniendo así su erosión y degradación. La digestión anaeróbica contrarresta la polución ambiental y además permite obtener biogás como una fuente alternativa de energía.

IMPORTANCIA AGRONÓMICA