Lemnul, un mediu mai bun pentru microbii care descompun petrolul?
Materialul pe care se fixează biofilmele microbiene ar putea influența capacitatea acestora de a trata apa rezultată din producția de petrol, arată un studiu realizat de o echipă de cercetători de la Universitatea Sultan Qaboos din Oman. Rezultatele au fost publicate în Environmental Advances.
Apa de producție este apa adusă la suprafață în timpul extracției de petrol și gaze. Ea reprezintă un flux major de deșeuri din industria petrolieră și poate conține săruri, hidrocarburi și alți contaminanți. Zonele umede construite pot oferi o soluție bazată pe natură pentru tratarea acestei ape, în parte prin susținerea comunităților microbiene care interacționează cu poluanții și îi pot descompune.
Studiul, condus de doctoranda Arwa Al-Hadhrami sub îndrumarea dr. Daniel Blackburn, a analizat dacă diferite materiale de suport afectează formarea, abundența și compoziția biofilmelor într-o zonă umedă construită de 14 hectare, care tratează apa de producție din petrol în Rima, Oman. Biofilmele sunt comunități de microorganisme care se atașează de suprafețe și cresc în interiorul unor straturi protectoare produse de ele însele.
Cercetătorii au amplasat plăci de placaj, polipropilenă și marmură naturală în trei trasee din zona umedă construită. După 30 de zile, au colectat și au comparat biofilmele dezvoltate pe cele trei materiale. De asemenea, au analizat microorganismele suspendate în apa de producție și pe cele din biofilmele care plutesc în mod natural.
Rezultatele au arătat că biofilmele atașate de suprafețe conțineau de aproximativ 240 până la 3.100 de ori mai multe bacterii decât apa de producție din jur. Dintre cele trei materiale, placajul a susținut cele mai mari număruri de bacterii. În funcție de traseul zonei umede, abundența bacteriană pe placaj a fost de aproximativ 2 până la 9 ori mai mare decât pe polipropilenă și de 3 până la 11 ori mai mare decât pe marmură.
Placajul a înregistrat și cele mai mari concentrații de clorofilă-a, de până la 6,9 micrograme pe centimetru pătrat. Clorofila-a a fost folosită ca indicator al biomasei fotosintetice din biofilme.
Folosind secvențierea genei ARN ribozomal 16S, echipa a examinat comunitățile microbiene asociate cu diferite suprafețe. Bacteriile au reprezentat peste 98% din microorganismele detectate în probe, în timp ce arheele au contribuit cu mai puțin de 2%. Compoziția microbiană a biofilmelor atașate a diferit și ea de cea a apei din jur. Apa de producție conținea o proporție mare de Epsilonproteobacteria, în timp ce biofilmele asociate suprafețelor erau dominate de Gammaproteobacteria și Alphaproteobacteria și prezentau o bogăție microbiană mai mare.
Predicțiile funcționale bazate pe microorganismele identificate au indicat că biofilmele atașate de suprafețe erau îmbogățite în grupuri bacteriene asociate cu degradarea hidrocarburilor. Această îmbogățire a ajuns până la 55% pe lemn, comparativ cu până la 40% pe polipropilenă și marmură.
Examinarea microscopică a arătat suplimentar că biofilmele susținute de lemn conțineau o abundență mai mare de microorganisme în formă de bastonaș, sferice și filamentoase. Analiza spațială bazată pe imagini a arătat, de asemenea, o continuitate mai puternică a comunităților microbiene care cresc pe lemn.
Constatările indică faptul că alegerea materialului de suport poate modela substanțial biomasa, diversitatea și potențialul funcțional prezis al biofilmelor din zonele umede construite. Placajul ar putea oferi astfel o suprafață favorabilă pentru dezvoltarea comunităților microbiene asociate cu degradarea hidrocarburilor. Aceste informații ar putea ajuta la proiectarea viitoarelor sisteme bazate pe biofilme pentru tratarea apei din producția de petrol.
Cu toate acestea, cercetătorii nu au măsurat direct dacă biofilmele susținute de placaj au eliminat mai mult petrol, hidrocarburi sau alți contaminanți din apă. Potențialul de degradare a hidrocarburilor a fost dedus din microorganismele detectate și din asocierile funcționale cunoscute ale acestora. Prin urmare, sunt necesare experimente suplimentare pentru a măsura ratele de eliminare a contaminanților, calitatea apei tratate și performanța pe termen lung înainte ca lemnul să poată fi recomandat ca material de tratament mai eficient.
