Metagenomic analysis of exoelectrogenic microorganisms present in the sediments of the Yachay artificial reservoir located in Urcuquí-Ecuador

Abstract

Uno de los mayores desafíos que actualmente enfrenta la humanidad son los efectos negativos sobre el ambiente que genera el uso de combustibles fósiles. Sin embargo, la necesidad de garantizar el acceso a la energía para el desarrollo económico es igualmente importante. Por lo tanto, los sistemas bio-electroquímicos microbianos se plantean como una alternativa eco-amigable para la generación de energía renovable, donde los microorganismos son los principales responsables de la producción de electricidad. La secuenciación de siguiente generación (NGS sequencing) fue usada para identificar la diversidad bacteriana exoelectrogénica que se encuentra en tres muestras de sedimentos recolectadas a diferente profundidad en el reservorio artificial Yachay. Se encontró que en estas muestras los géneros electroactivos Bacillus sp., Dechloromonas sp, y Geobacter sp., son las más prevalentes. Las tres muestras pertenecían a un hábitat con factores óptimos de pH, materia orgánica y nutrientes como: nitrógeno, fósforo, hierro, entre otros, que favorecen la presencia de estos microorganismos responsables del proceso de exoelectrogenesis. La actividad exoelectrogénica de los sedimentos a distintas profundidades fue evaluada en una celda de combustible microbiana (MFC) que produce un diferencial de potencial eléctrico, representado en una medida de voltaje y de corriente eléctrica a partir de la degradación de materia orgánica (donador de electrones) catalizada por microorganismos electrofílicos durante su metabolismo, que forman un biofilm en el ánodo y transfiere un flujo de carga (electrones) a través de un circuito externo al cátodo de aire (aceptor terminal de electrones de O2). Se obtuvieron salidas de voltaje notables en todas las muestras de sedimento utilizadas en la presente investigación, siendo 382 mV (YC01), 499.5 mV (YC02) y 521.25 mV (YC03) los voltajes máximos alcanzados. Los resultados proporcionan argumentos para confirmar la presencia de bacterias electrofílicamente activas en este entorno.