Estudio de la diversidad microbiana en efluentes de una planta de beneficio de oro y evaluación de su posible actividad degradadora de cianuro

Abstract

Las tecnologías usadas para el tratamiento de aguas residuales contaminadas con cianuro dependen de una combinación de factores físicos y químicos. Debido a que el cianuro es altamente tóxico, debe ser tratado antes de ser descargado en los efluentes. Se desconoce la diversidad de las comunidades bacterianas asociadas a lugares contaminados con cianuro que puedan tener potencial para un proceso de remediación in situ. El tratamiento, con la ayuda de microorganismos, puede utilizarse eficazmente para reducir la carga de productos químicos nocivos al medio ambiente. En este estudio fueron usadas aproximaciones dependientes de cultivo y análisis moleculares para estimar la diversidad bacteriana asociada a procesos de cianuración en una planta artesanal y una planta industrial en Marmato (Caldas, Colombia). En este trabajo los patrones de diversidad bacteriana fueron determinados a través de PCR-TTGE (Electroforesis en gel de gradiente de temperatura temporal). Los patrones de diversidad fueron estimados por el número y la intensidad de las bandas del TTGE, donde se encontraron diferencias de diversidad entre las muestras de las dos plantas artesanal e industrial. Estos hallazgos se complementaron con análisis de cultivos de bacterias con capacidad de crecer en medio suplementado con cianuro y medios sin suplementar. Los aislados se caracterizaron e identificaron por el análisis de la Región del Espaciador Intergénico 16S-23S DNAr (RISA) y la secuencia del gen RNAr 16S. Los fila predominantes fueron Firmicutes, Proteobacteria y Actinobacteria. Adicionalmente, se evaluó la capacidad de degradación de cuatro aislados en medio LB con 200 ppm de cianuro como ensayo preliminar de degradación y posteriormente se evaluaron todos los aislados nativos obtenidos de forma individual en tres concentraciones de cianuro (200, 500 y 1000 ppm) en medio M9 y un ensayo de degradación usando un cultivo mixto de tres microorganismos nativos, usando las tres concentraciones de cianuro. Los tres ensayos revelaron degradación con respecto al tiempo en todos los aislados. El aislado que presentó mayores porcentajes de degradación usando el medio LB con 200 ppm de cianuro, fue el aislado A7R2A9 identificado molecularmente como Rhodococcus corynebacterioides y el que mostró mejor desempeño en el medio M9 con las tres concentraciones evaluadas, fue el A8R2A16 identificado molecularmente como Microbacterium oxydans, degradando hasta 40% de cianuro presente en el medio. Por otro lado, los ensayos usando cultivos mixtos mostraron que no hubo degradación, probablemente debida a competencia entre los aislados usados o generación de metabólicos secundarios que inhibían la degradación. Este trabajo es el primer reporte en Colombia que proporciona información sobre los patrones de diversidad bacteriana por métodos dependientes e independientes de cultivo, de lugares contaminados con cianuro y evalúa la capacidad de degradación de cepas nativas, donde algunas de ellas no habían sido reportadas como degradadoras ni habitantes de lugares contaminados con cianuro. Estos datos sugieren que la presencia de estos microorganismos en dichos ambientes tiene un papel en la degradación biológicas de estos compuestos de cianuro o procesos acoplados a ésta.

Abstract: The technologies used into cyanide contaminated water treatment depend of a combination of physic and chemistry factors. Due to cyanide is highly toxic, it must be treated before it to be discharged into effluents. It is unknown the bacterial communities diversity which are associated with places contaminated with cyanide who could have an in situ remediation process potential. The treatment, with help of microorganism, can be used efficiently in order to reduce the load of chemistry products which are harmful to environment. In this study were used some approximations which are dependent of molecular culture and analysis to estimate the bacterial diversity associated to cyanidation processes in an artisanal plant and in an industrial plant located in Marmato (Caldas, Colombia). In this paper, the bacterial diversity patrons were determined by PCR-TTGE.The diversity patrons were estimated by the number and intensity of the Temporal Temperature Gradient Gel Electrophoresis bands, where were found diversity differences among samples of the two plants, the artisanal and the industrial one. These finds were complemented with analysis of bacterial cultures with capability to grow up into environment supplemented with cyanide and into environments without any supplement. The isolates were characterized and identified by analysis of ribosomal intergenic spacer regions 16S-23S DNAr (RISA) and 16S rRNA gene sequence. The predominant fila were Firmicutes, Proteobacteria and Actinobacteria. Additionally, was evaluated the degradation capability of four isolated in LB media with 200 ppm of cyanide as preliminary test of degradation and later were evaluated all of the native isolated which were obtained individually, with three cyanide concentrations (200, 500 and 1000 ppm) in M9 media and a degradation test in which it was used a mixed culture with three native microorganisms and the three different cyanide concentrations. The three tests revealed degradation in function of time in all of the isolated. The isolated which showed higher degradation percentages using LB media with 200 ppm of cyanide was the A7R2A9 isolated, was identified molecularly as Rhodococcus corynebacterioides, which degraded until 53% and the isolated which showed better performance in M9 media, with the three concentrations evaluated, was the A8R2A16 isolated, identified molecularly as Microbacterium oxydans, which degraded until 40% of the cyanide in the media. On the other hand, tests which used mixed cultures showed there was not degradation, probably due to competence among isolated which were used or due to secondary metabolites which inhibited degradation. This paper is the first report in Colombia which provides information about the bacterial diversity patrons by dependent and independent culture methods, from places contaminated with cyanide and evaluates native bacteria degradation capabilities, where some of them had not been reported as degraders and neither as habitants of places contaminated with cyanide. These data suggest who the presence of these microorganisms in said environments has a role in the biological degradation of these cyanide compounds or in the processes coupled to this degradation.