Aspectos microbiológicos del proceso de compostaje de restos vegetales

Zusammenfassung

El correcto desarrollo de un proceso de compostaje se encuentra determinado tanto por aspectos físico-químicos como microbiológicos. La evolución de cada uno de estos parámetros y la estrecha relación que se establece entre ellos marcan la progresión del proceso en la dirección adecuada. La optimización del proceso y del producto final generado, por tanto, se encuentra directamente relacionada con el grado de conocimiento disponible con respecto a estos parámetros. La presente tesis doctoral se centra en la caracterización microbiana del proceso, tanto desde un punto de vista cualitativo como cuantitativo, y su relación con la cronología del mismo, estimada en función de la evolución de los parámetros físico-químicos y nutricionales. El análisis de una veintena de parámetros físico-químicos y nutricionales, junto con los datos microbianos crudos, estimados de forma global, permitió establecer mediante un análisis discriminante lineal la existencia de cuatro fases claramente diferenciadas. En este sentido, la primera fase del proceso, caracterizada por valores termófilos de temperatura, se perfiló como una fase crucial en lo que respecta a la transformación de los principales compuestos solubles y fracciones poliméricas. Adicionalmente, la aplicación de un análisis mutivariable puso de manifiesto el valor de ciertos parámetros (Carbono Orgánico Soluble, Biomasa Microbiana, pH o Nitrógeno Inorgánico) para actuar como indicadores de la evolución del proceso. El primer análisis realizado sobre la colección de aislados procedentes del proceso, más de 5000, que fueron reducidos en un escrutinio inicial a 1467, se centró en la caracterización enzimática. Entre las nueve actividades estudiadas, las capacidades amonificante, amilolítica, hemicelulolítica y proteolítica destacaron como las más frecuentes, con especial abundancia de bacterias mesófilas y hongos. Por el contrario, celulolisis, lipolisis y pectinolisis fueron detectadas en un bajo porcentaje de aislados. Un aspecto que merece ser destacado en relación con las capacidades enzimáticas de la microbiota asociada al proceso y la cronología de este fue el papel del propio proceso como factor de selección sobre la naturaleza de los microorganismos, de manera que en las etapas finales se observó un incremento significativo en la abundancia relativa de las especies capaces de desarrollar las actividades enzimáticas más comunes. Tras la caracterización enzimática, los aislados fueron identificados mediante amplificación y secuenciación del gen que codifica la subunidad 16S del ARN ribosomal, en el caso de procariotas, y la región 5.8-ITS en el de eucariotas. Tanto en un caso como en otro, se detectaron dos grupos principales de comunidades. Por un lado, aquellas especies que dominaron el proceso, tanto por el número de etapas en las que aparecen, como por los niveles cuantitativos que exhiben. Bacillus licheniformis, Gibellulopsis nigrescens y Microascus brevicaulis son representantes de dicho grupo, denominado como Microbiota Residente. Por otro lado, otras especies sólo aparecieron puntualmente y con recuentos muy bajos, tales como Tsukamurella inchonensis o Monographella nivalis. Integrarían la denominada Microbiota Transeúnte. En total, se identificaron 187 especies procariotas diferentes, y 77 eucariotas, con niveles de biodiversidad alfa máximos en la etapa inicial del proceso en ambos casos y con una clara diferenciación entre etapas iniciales y finales, marcada por la biodiversidad beta.