Este projeto estudou a influência do substrato na dinâmica do processo de formação do biofilme em espuma de poliuretano, em reatores anaeróbios horizontais de leito fixo diferenciais, alimentados com extrato de carne, glicose, amido, lipídeos e esgoto sanitário sintético. O estudo constitui em acompanhar a colonização das matrizes de espuma, ao longo do tempo, em relação a quantidade de biomassa aculumada, polímero extracelular produzido e características morfológicas das células presentes nos suportes retirados dos reatores diferenciais. O uso dessas técnicas permitiu o melhor entendimento do processo de aderência, além da verificação da composição morfológica e a estrutura do biofilme aderido ao suporte, possibilitando correlacionar a ocorrência de determinadas morfologias com cada etapa da colonização observada. A influência do substrato na dinâmica de aderência foi verificada devido aos diferentes padrões de colonização encontrados. Foi observada uma grande variabilidade morfológica em relação ao substrato utilizado. Todavia, uma grande ocorrência de organismos semelhantes a Methanosaeta sp foi verificada em todos os ciclos, principalmente em relação a Methanosarcina sp. O fenômeno de excreção de polímeros pareceu ser de fundamental importância no processo de colonização de matrizes de poliuretano, estando vinculado provavelmente à fixação das células aos suportes. A produção de polímeros, na etapa de aderência inicial, apresentou comportamento diferenciado para cada substrato utilizado. De acordo com os modelos propostos e as análises de microscopia eletrônica de varredura, verificou-se que os polímeros extracelulares podem estar ligados ao entupimento de reatores de leito fixo, permanecendo no interior dos suportes e nos interstícios do leito, causando problemas operacionais. As rápidas partidas observadas em trabalhos utilizando reatores de leito fixo e espuma de poliuretano como suporte podem estar vinculadas à rápida aderência dos organismos em todos os ciclos estudados. / This work focused on the influence of the type of substrate on the process of biofilm formation onto polyurethane foam matrices, in differential horizontal anaerobic immobilized sludge reactors, fed with meat extract (protein), glucose, starch, lipid and synthetic domestic wastewater. It consisted of accompanying the colonization of foam matrices with time, regarding to biomass amount, extracellular polymers produced and the morphological characteristics of the cells present on the supports packed in the differential reactors. These techniques permitted a better understanding of the adhesion process, besides a verification of the morphological composition and the structure of the biofilm attached to the support, making possible a correlation of the particular morphologies occurrences with each colonization step. The influence of the substrate was verified due to the different colonization patterns found. It was observed considerable morphological variety depending on the substrate utilized. However, the presence of Methanosaeta sp.- like organisms was often verified in all cycles, specially Methanosarcina sp. The excretion of polymers seemed to be crucial in the colonization process of the polyurethane matrices, being probably related to the cell fixation on the support. The polymeric production, in the inital adhesion step, showed a particular behavior for each substrate employed. According to the proposed models and the scanning electronic microscopy analysis, it was verified that the extracellular polymers can be related to the clogging of the fixed-bed reactors, as it keeps into the supports and the bed interstices, causing operational problems. The fast start-ups observed in works using fixed-bed reactors and polyurethane foam as support can be related to the fast cell adhesion during all cycles studied.

Este projeto estudou a influência do substrato na dinâmica do processo de formação do biofilme em espuma de poliuretano, em reatores anaeróbios horizontais de leito fixo diferenciais, alimentados com extrato de carne, glicose, amido, lipídeos e esgoto sanitário sintético. O estudo constitui em acompanhar a colonização das matrizes de espuma, ao longo do tempo, em relação a quantidade de biomassa aculumada, polímero extracelular produzido e características morfológicas das células presentes nos suportes retirados dos reatores diferenciais. O uso dessas técnicas permitiu o melhor entendimento do processo de aderência, além da verificação da composição morfológica e a estrutura do biofilme aderido ao suporte, possibilitando correlacionar a ocorrência de determinadas morfologias com cada etapa da colonização observada. A influência do substrato na dinâmica de aderência foi verificada devido aos diferentes padrões de colonização encontrados. Foi observada uma grande variabilidade morfológica em relação ao substrato utilizado. Todavia, uma grande ocorrência de organismos semelhantes a Methanosaeta sp foi verificada em todos os ciclos, principalmente em relação a Methanosarcina sp. O fenômeno de excreção de polímeros pareceu ser de fundamental importância no processo de colonização de matrizes de poliuretano, estando vinculado provavelmente à fixação das células aos suportes. A produção de polímeros, na etapa de aderência inicial, apresentou comportamento diferenciado para cada substrato utilizado. De acordo com os modelos propostos e as análises de microscopia eletrônica de varredura, verificou-se que os polímeros extracelulares podem estar ligados ao entupimento de reatores de leito fixo, permanecendo no interior dos suportes e nos interstícios do leito, causando problemas operacionais. As rápidas partidas observadas em trabalhos utilizando reatores de leito fixo e espuma de poliuretano como suporte podem estar vinculadas à rápida aderência dos organismos em todos os ciclos estudados. / This work focused on the influence of the type of substrate on the process of biofilm formation onto polyurethane foam matrices, in differential horizontal anaerobic immobilized sludge reactors, fed with meat extract (protein), glucose, starch, lipid and synthetic domestic wastewater. It consisted of accompanying the colonization of foam matrices with time, regarding to biomass amount, extracellular polymers produced and the morphological characteristics of the cells present on the supports packed in the differential reactors. These techniques permitted a better understanding of the adhesion process, besides a verification of the morphological composition and the structure of the biofilm attached to the support, making possible a correlation of the particular morphologies occurrences with each colonization step. The influence of the substrate was verified due to the different colonization patterns found. It was observed considerable morphological variety depending on the substrate utilized. However, the presence of Methanosaeta sp.- like organisms was often verified in all cycles, specially Methanosarcina sp. The excretion of polymers seemed to be crucial in the colonization process of the polyurethane matrices, being probably related to the cell fixation on the support. The polymeric production, in the inital adhesion step, showed a particular behavior for each substrate employed. According to the proposed models and the scanning electronic microscopy analysis, it was verified that the extracellular polymers can be related to the clogging of the fixed-bed reactors, as it keeps into the supports and the bed interstices, causing operational problems. The fast start-ups observed in works using fixed-bed reactors and polyurethane foam as support can be related to the fast cell adhesion during all cycles studied.

O objetivo desse trabalho foi avaliar a degradação de alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) em condições anaeróbias. Os primeiros experimentos foram realizados em reatores em batelada alimentados com diferentes substratos e concentrações de LAS. Apesar do surfactante ficar adsorvido no lodo, não foram observadas interferências no metabolismo de microrganismos anaeróbios, pois dessa forma o LAS tornou-se indisponível para a degradação celular. Reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) foram avaliados quanto à remoção de LAS e inoculados com lodos anaeróbios provenientes de reatores UASB usados respectivamente no tratamento de esgoto sanitário (R1) e tratamento de dejetos suinocultura (R2) imobilizados em espuma de poliuretano. A adição de LAS não influenciou na estabilidade do reator. O LAS começou a ser degradado após 108 dias da sua adição no afluente dos reatores. Porcentagens de remoção, considerando adsorção e degradação de LAS, com 313 dias de operação foram iguais a 50% e 91% para o R1 e R2, respectivamente, quando foram alimentados com esgoto sintético e 14 mg/L de LAS (reator - R1) e somente LAS a 14 mg/L (reator - R2). Em relação ao balanço de massa de LAS, os reatores apresentaram degradações muito semelhantes, sendo 35% para o reator R1 e 34% para o reator - R2. A diversidade microbiana referente aos domínios Bacteria e Archaea e ao grupo BRS foi avaliada utilizando a técnica de PCR/DGGE. Para o domínio Archaea, foram observadas diferenças significativas nas populações quando os reatores foram alimentados com LAS. Diferenças foram observadas no domínio Bactéria e grupo das BRS, para concentrações de LAS de 14 mg/L. A alteração na diversidade microbiana pode ter ocorrido devido à seleção dos microrganismos pela presença do surfactante. A biomassa presente no final da operação foi submetida à técnica de clonagem e seqüenciamento do fragmento do RNAr 16S para o domínio Bacteria. Observou-se que os reatores que apresentaram maior número de clones relacionados ao filo Firmicutes, classe Clostridia, ordem Clostridiales. Provavelmente os microrganismos pertencentes a esse grupo estejam envolvidos com a degradação do LAS / The objective of this work was to evaluate the degradation of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) in anaerobic conditions. The first experiments were accomplished in reactors in batch fed with different substrates and concentration of LAS. In spite of the surfactant to be adsorbed in the sludge interferences was not observed in the metabolism of anaerobic microorganisms, because in that way LAS became unavailable for the cellular degradation. Horizontal anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactors were appraised as for the removal of LAS and inoculated with coming anaerobic slugde of reactors UASB used respectively in the treatment of sanitary sewage (R1) and treatment of wastewater swine (R2) immobilized polyurethane foam. The addition of LAS didn’t influence in the stability of the reactor. LAS began to be degraded after 108 days of its addition in the tributary of the reactors. Removal percentages, considering adsorption and degradation of LAS, with 313 days of operation was same to 50% and 91% for R1 and R2, respectively, when they were fed with synthetic sewage and 14 mg/L of LAS (reactor – R1) and only LAS to 14 mg/L (reactor – R2). In relation to the balance of mass of LAS, the reactors presented very similar degradations, being 35% for the reactor R1 and 34% for the reactor R2. The microbial diversity regarding the Bacteria and Archaea domain and to the group BRS was evaluated using the technique of PCR/DGGE. The alteration in the microbial diversity might have happened due to the selection of the microorganisms for the presence of the surfactant. The biomass present in the end of the operation was submitted the cloning technique and sequencing of the fragment of 16S rRNA for the bacteria domain. It was observed that the reactors presented larger number of clones related to the phylum Firmicutes, Clostridia, Clostridiales. Probably the microorganisms belonging to that group are involved with the degradation of LAS

O objetivo desse trabalho foi avaliar a degradação de alquilbenzeno linear sulfonado (LAS) em condições anaeróbias. Os primeiros experimentos foram realizados em reatores em batelada alimentados com diferentes substratos e concentrações de LAS. Apesar do surfactante ficar adsorvido no lodo, não foram observadas interferências no metabolismo de microrganismos anaeróbios, pois dessa forma o LAS tornou-se indisponível para a degradação celular. Reatores anaeróbios horizontais de leito fixo (RAHLF) foram avaliados quanto à remoção de LAS e inoculados com lodos anaeróbios provenientes de reatores UASB usados respectivamente no tratamento de esgoto sanitário (R1) e tratamento de dejetos suinocultura (R2) imobilizados em espuma de poliuretano. A adição de LAS não influenciou na estabilidade do reator. O LAS começou a ser degradado após 108 dias da sua adição no afluente dos reatores. Porcentagens de remoção, considerando adsorção e degradação de LAS, com 313 dias de operação foram iguais a 50% e 91% para o R1 e R2, respectivamente, quando foram alimentados com esgoto sintético e 14 mg/L de LAS (reator - R1) e somente LAS a 14 mg/L (reator - R2). Em relação ao balanço de massa de LAS, os reatores apresentaram degradações muito semelhantes, sendo 35% para o reator R1 e 34% para o reator - R2. A diversidade microbiana referente aos domínios Bacteria e Archaea e ao grupo BRS foi avaliada utilizando a técnica de PCR/DGGE. Para o domínio Archaea, foram observadas diferenças significativas nas populações quando os reatores foram alimentados com LAS. Diferenças foram observadas no domínio Bactéria e grupo das BRS, para concentrações de LAS de 14 mg/L. A alteração na diversidade microbiana pode ter ocorrido devido à seleção dos microrganismos pela presença do surfactante. A biomassa presente no final da operação foi submetida à técnica de clonagem e seqüenciamento do fragmento do RNAr 16S para o domínio Bacteria. Observou-se que os reatores que apresentaram maior número de clones relacionados ao filo Firmicutes, classe Clostridia, ordem Clostridiales. Provavelmente os microrganismos pertencentes a esse grupo estejam envolvidos com a degradação do LAS / The objective of this work was to evaluate the degradation of linear alkylbenzene sulfonate (LAS) in anaerobic conditions. The first experiments were accomplished in reactors in batch fed with different substrates and concentration of LAS. In spite of the surfactant to be adsorbed in the sludge interferences was not observed in the metabolism of anaerobic microorganisms, because in that way LAS became unavailable for the cellular degradation. Horizontal anaerobic immobilized biomass (HAIB) reactors were appraised as for the removal of LAS and inoculated with coming anaerobic slugde of reactors UASB used respectively in the treatment of sanitary sewage (R1) and treatment of wastewater swine (R2) immobilized polyurethane foam. The addition of LAS didn’t influence in the stability of the reactor. LAS began to be degraded after 108 days of its addition in the tributary of the reactors. Removal percentages, considering adsorption and degradation of LAS, with 313 days of operation was same to 50% and 91% for R1 and R2, respectively, when they were fed with synthetic sewage and 14 mg/L of LAS (reactor – R1) and only LAS to 14 mg/L (reactor – R2). In relation to the balance of mass of LAS, the reactors presented very similar degradations, being 35% for the reactor R1 and 34% for the reactor R2. The microbial diversity regarding the Bacteria and Archaea domain and to the group BRS was evaluated using the technique of PCR/DGGE. The alteration in the microbial diversity might have happened due to the selection of the microorganisms for the presence of the surfactant. The biomass present in the end of the operation was submitted the cloning technique and sequencing of the fragment of 16S rRNA for the bacteria domain. It was observed that the reactors presented larger number of clones related to the phylum Firmicutes, Clostridia, Clostridiales. Probably the microorganisms belonging to that group are involved with the degradation of LAS