Evaluación de una estrategia de valorización de ácidos grasos para la producción de comunidades microbianas diazótrofas con potencial biofertilizante
Authors
Rodríguez Romero, Andrés Nicolás
Director
Sanabria Gómez, Irma Janeth
Uribe Vélez, Daniel
Content type
Trabajo de grado - Maestría
Document language
EspañolPublication date
2024
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Abstract
La agricultura actual usa cerca de 100 millones de toneladas anuales de fertilizantes
nitrogenados para sostener la demanda alimentaria mundial; la producción de estos
fertilizantes y su aplicación en campo ha causado efectos ambientales considerables. Por
otra parte, la producción de alimentos también viene asociada con la producción de
millones de toneladas anuales de residuos agroindustriales. Se han propuesto alternativas
de solución para estas problemáticas basadas en: la teoría ecológica de comunidades
microbianas, la ingeniería de bioprocesos y la valorización de residuos agroindustriales
con el fin de producir biofertilizantes. En este estudio, nuestro objetivo fue utilizar la
bioprospección dirigida centrada en microbiomas, para cultivar comunidades microbianas
diazótrofas. Esto se logró mediante el enriquecimiento de muestras de suelo en
biorreactores que suministran nitrógeno mediante bombeo de aire y son alimentan con
ácidos grasos volátiles como fuente de carbono. Los resultados muestran que a través de
un proceso de selección microbiana se puede obtener una comunidad microbiana
diazótrofa capaz de fijar 2,7 veces más nitrógeno que el inóculo de partida. Dicha
comunidad es capaz de crecer usando ácidos grasos volátiles provenientes de residuos
como fuente de carbono. Durante el proceso de cultivo se pueden obtener formas
inorgánicas de nitrógeno en el sobrenadante en concentraciones que alcanzan 12,7
mg*ml-1
. La comunidad microbiana diazótrofa crecida en bioreactores, cuyos tres géneros
más abundantes son Sinirhodobacter sp. (44,4%), Aureimonas sp. (17,7%) y Taibaiella sp.
(12,4%); es capaz de promover el crecimiento de plantas de tomate tanto en hidroponía
como en suelo. Alcanzando una altura y producción igual a la obtenida usando fertilizantes
nitrogenados de síntesis química con aporte completo de nitrógeno. Se evidencia el
potencial de la metodología para hacer crecer una comunidad microbiana diazótrofa con
potencial biofertilizante. La sencillez de funcionamiento del reactor y la capacidad de
operar con fuentes de carbono provenientes del tratamiento de residuos agroindustriales
hace que su aplicación sea prometedora para los países en desarrollo con bajo progreso
tecnológico. (Texto tomado de la fuente)
Abstract
Current agriculture utilizes approximately 100 million tons of nitrogen fertilizers annually to
sustain global food demand, yet their production and application have led to significant
environmental consequences. Additionally, food production generates millions of tons of
agro-industrial waste annually. Proposed solutions to these issues involve leveraging
ecological theories of microbial communities, bioprocess engineering, and valorization of
agro-industrial waste to produce biofertilizers. This study aimed to utilize directed
bioprospecting focused on microbiomes to cultivate diazotrophic microbial communities.
This was achieved by enriching soil samples in bioreactors that supplied nitrogen through
air pumping and were fed with volatile fatty acids as a carbon source. Results demonstrate
that through microbial selection, a diazotrophic microbial community capable of fixing 2.7
times more nitrogen than the initial inoculum can be obtained. This community can grow
using volatile fatty acids from waste as a carbon source. During cultivation, inorganic forms
of nitrogen can be obtained in the supernatant at concentrations reaching 12.7 mg*ml-1
.
The diazotrophic microbial community grown in bioreactors, with the three most abundant
genera being Sinirhodobacter sp. (44.4%), Aureimonas sp. (17.7%), and Taibaiella sp.
(12.4%), is capable of promoting tomato plant growth in both hydroponic and soil
environments. Achieving height and production equal to that obtained using chemically
synthesized nitrogen fertilizers. The potential of this methodology to cultivate a diazotrophic
microbial community with biofertilizer potential is evident. The simplicity of reactor operation
and the ability to operate with carbon sources from agro-industrial waste treatment make
its application promising for technologically underdeveloped countries.
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