Isolation and identification of bacteria from rotary drum compost of water hyacinth

Resumo

Objetivo

O presente trabalho tem como objetivo isolar e identificar a comunidade bacteriana do composto de tambor rotativo de resíduos verdes, como o aguapé. A qualidade do composto também foi investigada com os parâmetros físico-químicos e a análise de metais pesados.

Métodos

Para a compostagem em tambor rotativo, foi preparada uma mistura de resíduos de 150 kg com aguapé, esterco de vaca e serragem na proporção de 6:3:1, respectivamente. Os parâmetros físico-químicos, como pH, temperatura, sólidos voláteis e condutividade elétrica, foram analisados para detectar a qualidade do composto. Pb, Ni, Zn e Cd foram investigados para metais pesados totais, procedimento de lixiviação de características de toxicidade (TCLP), ácido dietilenotriaminopentaacético (DTPA) e testes de solubilidade em água. Uma comunidade bacteriana consistente e ativa foi isolada do composto de tambor rotativo de aguapé. Técnicas dependentes e independentes de cultura foram utilizadas para o processo de isolamento.

Resultados

Doze bactérias foram isoladas e identificadas por sequenciamento de rDNA 16S e análise filogenética; elas pertenciam principalmente às famílias Bacillus e Enterobacter. A análise da temperatura, pH, EC, VS e metais pesados mostrou a boa qualidade do composto. A concentração de metais pesados foi Pb > Ni > Zn > Cd; no entanto, para Pb, Cd e Ni, a solubilidade em água permaneceu indetectável, e a concentração de DTPA para Pb e Cd também foi considerada indetectável.

Conclusões

Os micróbios no composto de aguapé são metabolicamente ativos, degradando a matéria orgânica e sobrevivendo no ambiente do composto carregado de metais pesados. Assim, os resíduos verdes (aguapé) podem ser utilizados para isolar espécies bacterianas, antecipando sua aplicação na remoção de metais pesados em fontes de resíduos líquidos e sólidos para microbiorremediação.

Abstract

Purpose

The present work aims to isolate and identify bacterial community from the rotary drum compost of green waste such as the water hyacinth. Compost quality was also investigated with the physicochemical parameters and the heavy metal analysis.

Methods

For rotary drum composting, a waste mixture of 150 kg with water hyacinth, cow dung and sawdust were prepared in the proportion of 6:3:1, respectively. The physicochemical parameters such as pH, temperature, volatile solids and the electrical conductivity were analyzed to detect the compost quality. Pb, Ni, Zn, and Cd were investigated for total heavy metals, toxicity characteristic leaching procedure (TCLP), diethylenetriaminepentaacetic acid (DTPA) and water solubility tests. Consistent and active bacterial community were isolated from the rotary drum compost of water hyacinth. Culture-dependent and culture-independent techniques were approached for the isolation process.

Results

Twelve bacteria were isolated and identified by 16S rDNA sequencing and phylogenetic analysis; they majorly belonged to the Bacillus and Enterobacter family. The analysis of temperature, pH, EC, VS and heavy metals depicted the good quality of compost. Heavy metals concentration was in Pb > Ni > Zn > Cd; however, for Pb, Cd and Ni water solubility remained non-detectable, DTPA concentration for Pb and Cd was also found to be non-detectable.

Conclusions

The microbes in water hyacinth compost are metabolically active degrading the organic matter, surviving in the heavy metal-loaded compost environment. Thus, green waste (water hyacinth) can be utilized to isolate bacterial species in anticipation of their application in heavy metal removal in liquid and solid waste sources for micro-bioremediation.