Estudio de la diversidad bacteriana y su capacidad biomineralizante de carbonato de calcio en efluentes y espeleotemas calcáreos

Abstract

Resumen: La precipitación de carbonatos mediante bacteria tiene implicaciones en los procesos geológicos e importantes aplicaciones biotecnológicas. Estas bacterias han sido aisladas de diferentes depósitos de carbonato de calcio (espeleotemas) en cuevas, suelo, agua dulce y de mar alrededor del mundo. Sin embargo, la capacidad de precipitación bacteriana y la diversidad en los depósitos calcáreos en Colombia siguen siendo desconocidas. Las bacterias presentes en depósitos de carbonato de dos minas El Toro y El Zancudo ubicadas en el departamento de Antioquia se investigaron mediante electroforesis Temporal de gradiente de temperatura (TTGE) y métodos cultivos dependientes. Los resultados mostraron la presencia y predominio de Proteobacterias y Firmicutes, mientras Actinobacteria fue menos abundante. En relación con la precipitación de carbonatos en medio sólido, los cristales de un aislado (Acinetobacter gyllenbergii) presentaron cristales de calcita rombohedricos con superficies angulares y tamaños alrededor de 90μm. La capacidad precipitante del aislado de mejor crecimiento, Brevibacillus choshinensis, aislada de la mina “El Zancudo” fue estudiada en un bioensayo incubándola durante 21 días en medio líquido B4 y B4 suplementado. El pH y el número de células aumentó después de tres días de incubación, el potencial redox y el consumo de oxígeno medido fue significativamente bajo, lo que indica que el proceso de precipitación se lleva a cabo bajo condiciones poco oxidantes en el laboratorio. Los cristales obtenidos se analizaron por XRD, FTIR y SEM / EDX, éstos indicaron la presencia de calcita magnésica y vaterita. Las Morfologías observadas fueron formas irregulares de 50 a 100 μm aparentemente rodeadas por sustancias exopolimericas (EPS) y formas esféricas alrededor de 2-5μm. Los resultados de esta investigación es el primer reporte en Colombia que proporciona información sobre las comunidades bacterianas presentes en depósitos secundarios calcáreos de minas y la capacidad precipitante de Brevibacillus choshinensis en condiciones de laboratorio.

Abstract: Bacterial carbonate precipitation is a common process occurring among several taxonomic groups and environments. It has implication in geological processes and important biotechnological applications. Those bacteria have been isolated from different calcium carbonate deposits (speleothems) in caves, soil, freshwater and seawater. However, the bacterial precipitation capacity and diversity of calcareous deposits in Colombia remains unknown. The bacteria of carbonate deposits from two Colombian mines were investigated using Temporal Temperature gradient electrophoresis (TTGE) and culture dependent methods. Results showed presence and dominance of Proteobacteria and Firmicutes, while Actinobacteria were less abundant. Regarding the calcium carbonate precipitation on solid medium, crystals collected by one isolate (Acinetobacter gyllenbergii) had rhombohedra crystals with angle surfaces about 90 μm size. The precipitation capacity of calcium carbonate by Brevibacillus choshinensis isolated from “El Zancudo” mine was studied. It was incubated for 21 days in medium B4 and B4 supplemented with drip water. The pH and the number of cells increased after three days of incubation, the redox potential and oxygen measured was significantly low, indicating that the process was carried out under low oxidant conditions. Crystals obtained were analyzed by XRD, FTIR and SEM/EDX and were calcite magnesian and vaterite. Morphologies observed were generally irregular around 50-100 μm size apparently surrounded by exopolymeric substances (EPS) also there were spherulites around 2-5 μm. The results of this study provide the first report in Colombia about the bacterial calcium carbonate communities present in second deposits from mines and the calcium carbonate precipitation capacity of Brevibacillus choshinensis in laboratory conditions