Puesta a punto de un método para la determinación de la viabilidad de microalgas en sistemas de tratamiento de aguas residuales

Abstract

[ES] El presente trabajo pretende desarrollar una metodología que permita la detección, visualización y cuantificación de la viabilidad celular en microalgas procedentes de cultivos empleados pare el tratamiento de aguas residuales, mediante el empleo del colorante Sytox Green (Invitrogen, S7020), tinte de ácidos nucleicos. La motivación de este estudio es responder a la necesidad de implementar un procedimiento rápido y eficaz para la determinación de la viabilidad celular a través de microscopía de epifluorescencia, en el campo referente al tratamiento de aguas residuales mediante microalgas. Para la puesta a punto de la técnica se han utilizado muestras provenientes de dos sistemas, uno a escala de planta piloto, formado por 4 fotobioreactores semicontinuos de una planta piloto instalada en la EDAR del Carraixet, de post tratamiento de agua tras un tratamiento anaerobio, y otro de un reactor semicontínuo a escala de laboratorio. Los parámetros a optimizar son el tiempo de incubación de las muestras con Sytox, la concentración de sólidos en las muestras y la concentración de Sytox para que el cálculo de la viabilidad celular se realice correctamente. Después de realizar las pruebas los resultados obtenidos son un tiempo de incubación de 5 minutos, una concentración de sólidos suspendidos totales en las muestras de 250-400 mg/L, una relación volumen de muestra-volumen de Sytox 50:0,1 (50 µL muestra y 0,1 µL Sytox) y una concentración de Sytox entre 5-8 µl Sytox/mg SST o 2000 µl Sytox/L en ese rango de concentración de sólidos (250-400 mg/L). También se ha determinado el error que se produce al realizar el método. Éste puede llegar a ser del 12 %. Se calcula el error sistemático y aleatorio producido por las pipetas y cámara Neubauer y la incertidumbre típica causada por la repetitividad. El método de análisis de viabilidad mediante Sytox ha sido comparado con el método de epifluorescencia sobre membranas de policarbonato, confirmado que no hay diferencias estadísticamente significativas entre los resultados obtenidos tras realizar la viabilidad mediante Sytox y aquellos procedentes del método de epifluorescencia. Finalmente, se ha aplicado la técnica desarrollada en el presente trabajo para analizar la viabilidad en un reactor y compararla con la eliminación de nutrientes en el periodo de estudio comprendido entre el 10/04/2014 y el 14/07/2014.

[CA] El present treball pretén desenvolupat una metodologia que faça possible la detecció, visualització i quantificació de la viabilitat cel·lular en microalgues de cultius que es fan servir per al tractament d’aigües residuals, mitjançant el colorant Sytox Green (Invitrogen, S7020), tinc d’àcids nucleics. L’objectiu d’aquest estudi és dur a terme un procediment ràpid i efectiu per a la determinació de la viabilitat cel·lular amb microscòpia d’epifluorescència en el camp referent al tractament d’aigües emprant l’ús d’algues. Les mostres utilitzades corresponen a dos sistemes, un a escala pilot format per quatre fotobioreactors semicontinuos d’una planta pilot ubicada en la EDAR del Carraixet de post tractament d’aigües després d’un tractament anaerobi i l’altre d’un reactor semicontinuo a escala de laboratori. Els paràmetres a optimitzar són el temps d’incubació de les mostres amb el Sytox, la concentració de sòlids en les mostres i la concentració del Sytox per tal que el càlcul de la viabilitat siga correcte. Els resultats indiquen que 5 minuts d’ incubació i una concentració de sòlids suspesos totals de 250-400 mg/L són els més adients. També una relació, volum de mostra-volum de Sytox de 50:0,1 (50 µL mostra y 0,1 µL Sytox) i una concentració entre 5-8 µl Sytox/mg SST o 2000 µl Sytox/L A més en aquest estudi s’ha determinat l’error propi del mètode. Aquest pot arribar a ser del 12%. S’han calculat els errors sistemàtic i aleatori produït per les pipetes i la incertesa típica causada per la repetitivitat. Els errors sistemàtics es poden reduir mitjançant el calibrat periòdic de les pipetes. Per altra banda, l’ error aleatori és por reduir mitjançant l’ús adient dels materials. Per últim, la incertesa típica es pot minimitzar augmentant el nombre de repeticions realitzades d’ una mateixa mostra. El mètode desenvolupat s’ha comparat amb el mètode de epifluorescència sobre membranes de policarbonat, i s’ha pogut confirmar que no hi han diferències estadísticament significatives entre els resultats, llavors com el mètode del Sytox aporta més informació es recomana l’ ús del mateix. Per últim, s’ha aplicat la tècnica desenvolupada en el present treball per analitzar la viabilitat d’un dels quatre fotobioreactors i relacionar els resultats en l’eliminació de nutrients en el període d’estudi 10/04/2014 -14/07/2014.

[EN] The aim of this study is to develop a methodology that allows the detection, visualization and quantification of cellular viability in microalgae culture using the colouring Sytox Green (Invitrogen, S7020), dye of acids nucleic. This methodology allows implementing a rapid and effective procedure for the determination of the cellular viability using epifluorescence microscopy For the establishment of this methodology samples from two systems have been used; one belongs to a pilot plant, formed by 4 photobioreactors installed in the EDAR of the Carraixet, and the others belong to a laboratory-scale reactor. The parameters optimized in order to calculate cellular viability are the incubation time of the samples with Sytox, the sample solid concentration and Sytox's concentration. The results obtained are; incubation time of 5 minutes, total suspended solid concentration of 250-400 mg/L, volume of Sytox's ‘ volume sample relation of 50:0,1 (50 µL shows and 0,1 µL Sytox) and Sytox's concentration between 5-8 µl Sytox/mg SST or 2000 µl Sytox/. Furthermore the error index has been calculated. This can be up to 12 %. The systematic and random errors have also been analyzed. Moreover, the method has been compared to the cell-counting membrane method by epifluorescene. It has been confirmed that there are no statistically significant differences between them, thus it is recommended the use of cell viability method since it provides more accurate information.