Μελέτη της μικροβιακής ποικιλότητας κατά τη συγκομποστοποίηση στερεών και υγρών αγροτοβιομηχανικών υποπροϊόντων με τη χρήση μοριακών τεχνικών

Abstract

Κόμποστ είναι το τελικό προϊόν της βιολογικής αποικοδόμησης και σταθεροποίησης των οργανικών υποστρωμάτων κάτω από συνθήκες που επιτρέπουν τις υψηλές θερμοκρασίες, ως αποτέλεσμα της βιολογικά παραγόμενης θερμότητας. Στόχος της παρούσας πτυχιακής είναι η μελέτη της μικροβιακής ποικιλότητας και των φυσικο – χημικών παραμέτρων που την επηρεάζουν, κατά την κομποστοποίηση και συγκομποστοποίηση αγροτοβιομηχανικών υποπροϊόντων. Παρασκευάστηκαν δύο σωροί. Ο πρώτος (σωρός 1) χρησιμοποιήθηκε ως μάρτυρας, και σαν υπόστρωμα για την παρασκευή του χρησιμοποιήθηκαν Υπολείμματα Εκκοκκιστηρίου Βάμβακος (ΥΕΒ). Ο δεύτερος (σωρός 2) ήταν το αποτέλεσμα συγκομποστοποίησης ΥΕΒ με Υγρά Απόβλητα Ελαιοτριβείου (ΥΑΕ). Μελετήθηκε μια σειρά φυσικοχημικών παραμέτρων, μεταξύ των οποίων η θερμοκρασία, η υγρασία, το pH, η ηλεκτρική αγωγιμότητα, το ολικό άζωτο, το αμμωνιακό και το νιτρικό άζωτο, η αναπνευστική δραστηριότητα. Η μικροβιακή διαδοχή μελετήθηκε με χρήση τόσο κλασσικών (εκτίμηση Αριθμού Βιώσιμων Μονάδων-ΑΒΜ, με χρήση μεθόδων καλλιέργειας, ολικών, σποριογόνων, κυτταρινολυτικών, αζωτοδεσμευτικών βακτηρίων, μυκήτων και ακτινομυκήτων), όσο και μοριακών τεχνικών (υποκλωνοποίηση και φυλογενετική ανάλυση με βάση τα γονίδια 16S rRNA και nifH, τριών καλλιεργήσιμων στελεχών, απομονωμένων από διαφορετικές φάσεις κομποστοποίησης των δύο σωρών). Η εκτίμηση της αζωτοδεσμευτικής ικανότητας των βακτηριακών στελεχών πραγματοποιήθηκε με τη δοκιμή αναγωγής ακετυλενίου προς αιθυλένιο. Ο σωρός 2 ανέπτυξε υψηλότερες θερμοκρασίες σε σχέση με το σωρό 1. Η μέγιστη θερμοκρασία επιτεύχθηκε την 4 η ημέρα της κομποστοποίησης, και ήταν 52 και 59 °C για το σωρό 1 και 2 αντίστοιχα. Ο ΑΒΜ για το σωρό 2 ήταν, σε όλες τις μικροβιακές ομάδες και σε όλα τα στάδια κομποστοποίησης, χαμηλότερος σε σχέση με το σωρό 1. Εντούτοις οι πληθυσμιακές διακυμάνσεις των μικροβιακών ομάδων είχαν παρόμοια εξέλιξη. Ταυτοποιήθηκαν τρία αζωτοδεσμευτικά στελέχη, τα Co1 και Co2 από το σωρό 2, και το Co5 από το σωρό 1. Και τα τρία εμφάνισαν υψηλή ομολογία με είδη του γένους Klebsiella, με το Co2 να παρουσιάζει μεγαλύτερη εξελικτική απόσταση από τα άλλα δύο στελέχη.

Compost is the end-product of a biological decomposition and stabilization of organic substrates under conditions that allow high temperatures as a result of biologically produced heat. In the present study we aimed at investigating the microflora diversity and the physicochemical parameters affecting it, during composting and co-composting of agroindustrial residues. Two piles were prepared. Pile 1 was used as control, and ginned cotton residues were used as a basic substrate for its preparation. For pile 2, ginned cotton residues were co-composted with Olive Mill Wastewater (OMW). The physicochemical parameters examined, were temperature, moisture, pH, electrical conductivity, total nitrogen, ammonium and nitrate nitrogen, respiration rate. The microbial evolution was studied not only with traditional techniques (culture-dependent methods for estimating the Colony Forming Units-CFU of total, endospore-forming, cellulolytic, nitrogenfixing bacteria, fungi, actinomycetes), but with molecular techniques also (sub-cloning and

phylogenetical analysis of three strains, isolated from different piles, during different composting

stages, using the 16S rRNA and nifH gene). The Acetylene Reduction Assay was used to

evaluate the nitrogen fixation.

Higher temperatures were measured in pile 2, when comparing with pile 1. Maximum temperature was observed at the 4 th day of composting process for both piles, and reached 52 and 59 °C, for pile 1 and 2 respectively. During the composting process, CFU measurements were lower in pile 2 than those in pile 1. Microbial population fluctuations though, were evolved in a similar way. Three diazotrophic bacterial strains were identified. Co1 and Co2 strains were isolated from pile 2, whereas Co5 was isolated from pile 1. All strains showed high homology with Klebsiella sp. bacteria. Co2 showed greater evolutionary distance in comparison to the other two diazotrophs.