Microbial community dynamics during the co-digestion of manure and the organic fraction of household waste

International audienceIntroduction: Organic waste co-digestion is an attractive option for territories to valorize different types of locally produced waste and optimize biogas production in digestion plants. We studied the dry batch co-digestion of reconstituted racehorse manure (MA) and the organic fraction of residual household waste (HW), in pilot reactors. We identified optimal proportions of co-substrates and evaluated the effects of their initial proportions on microbial community dynamics.Methodology: Batch pilots for dry anaerobic digestion (60 L each) were filled with HW:MA in various proportions (w:w), ranging from 0:100 to 92:8, for a total of 14 incubations. The co-substrates were fully immersed in digested mixed urban wastewater sludge serving both as inoculum and liquid input. The pilots were operated at ~36°C during up to 5 weeks. The conversion dynamics was characterized by monitoring relevant physico-chemical parameters: biogas production and composition, pH, volatile fatty acids (VFA) and total alkalinity content. The composition of archaeal and bacterial communities was determined by 16S rDNA metabarcoding targeting the V4-V5 region of archaea and bacteria, using an Ion Torrent PGM sequencer. Principal component analysis was performed with R packages such as FactoMineR.Results: When co-digesting HW, a transient accumulation of VFA was observed. Maximal VFA concentrations were all the higher as the initial proportion of HW was high and reached up to ~17 g/L. Moreover, a partial inhibition of methane production occurred in the presence of HW, mostly during the 8-15 first days of incubation, especially for proportions 79:21 and 92:8. The total cumulated productions of methane were similar for HW proportions up to 79%, suggesting the adaptation of microbial communities to high VFA conditions. Consistently, clear changes in the microbial composition occurred according to the HW proportion. In the absence of HW, bacteria were dominated by classes Bacteroidia and Spirochaetia; for high HW proportions, Spirochaetia proportion decreased at the benefit of Clostridia and Bacilli. For archaea, Bathyarchaeia members were the most abundant in the absence of HW, while Methanobrevibacter and Methanosarcina genera were selected at the highest HW proportions. Moreover, the proportions of archaea were significantly lower as soon as HW was employed.Conclusions: The adaptation of microbial communities over time to high VFA concentrations suggests the possibility to employ a pre-adapted inoculum, to avoid the transient inhibition phase while digesting significant proportions of HW. Moreover, it opens the perspective of identifying inhibition biomarkers

Microbial community dynamics during the co-digestion of manure and the organic fraction of household waste

International audienceIntroduction: Organic waste co-digestion is an attractive option for territories to valorize different types of locally produced waste and optimize biogas production in digestion plants. We studied the dry batch co-digestion of reconstituted racehorse manure (MA) and the organic fraction of residual household waste (HW), in pilot reactors. We identified optimal proportions of co-substrates and evaluated the effects of their initial proportions on microbial community dynamics.Methodology: Batch pilots for dry anaerobic digestion (60 L each) were filled with HW:MA in various proportions (w:w), ranging from 0:100 to 92:8, for a total of 14 incubations. The co-substrates were fully immersed in digested mixed urban wastewater sludge serving both as inoculum and liquid input. The pilots were operated at ~36°C during up to 5 weeks. The conversion dynamics was characterized by monitoring relevant physico-chemical parameters: biogas production and composition, pH, volatile fatty acids (VFA) and total alkalinity content. The composition of archaeal and bacterial communities was determined by 16S rDNA metabarcoding targeting the V4-V5 region of archaea and bacteria, using an Ion Torrent PGM sequencer. Principal component analysis was performed with R packages such as FactoMineR.Results: When co-digesting HW, a transient accumulation of VFA was observed. Maximal VFA concentrations were all the higher as the initial proportion of HW was high and reached up to ~17 g/L. Moreover, a partial inhibition of methane production occurred in the presence of HW, mostly during the 8-15 first days of incubation, especially for proportions 79:21 and 92:8. The total cumulated productions of methane were similar for HW proportions up to 79%, suggesting the adaptation of microbial communities to high VFA conditions. Consistently, clear changes in the microbial composition occurred according to the HW proportion. In the absence of HW, bacteria were dominated by classes Bacteroidia and Spirochaetia; for high HW proportions, Spirochaetia proportion decreased at the benefit of Clostridia and Bacilli. For archaea, Bathyarchaeia members were the most abundant in the absence of HW, while Methanobrevibacter and Methanosarcina genera were selected at the highest HW proportions. Moreover, the proportions of archaea were significantly lower as soon as HW was employed.Conclusions: The adaptation of microbial communities over time to high VFA concentrations suggests the possibility to employ a pre-adapted inoculum, to avoid the transient inhibition phase while digesting significant proportions of HW. Moreover, it opens the perspective of identifying inhibition biomarkers

Co-digestion anaérobie de boues urbaines : effets du fumier et de la fraction organique des déchets ménagers employés comme cosubstrats, sur la composition des communautés microbienne

International audienceLa co-digestion anaérobie ou méthanisation des déchets organiques est une option intéressante pour valoriser différents types de déchets organiques produits localement car elle permet notamment d’envisager une optimisation de la production de biogaz. Nous avons étudié la co-digestion de boues urbaines associées à du fumier de cheval (F) et à la fraction organique des ordures ménagères (FOR). Nous nous sommes intéressés aux effets de différents mélanges de ces 3 co-substrats sur la production de biogaz et la dynamique des communautés microbiennes catalysant les bioconversions au sein de ce procédé. I. PROTOCOLE EXPERIMENTALDes pilotes de digestion anaérobie en voie sèche (60 L chacun) ont été alimentés avec des mélanges de F:FOR dans des proportions (masse:masse) variant de 0:100 à 92:8 (Figure 1). Les co-substrats ont été entièrement immergés dans des boues mixtes d'eaux usées urbaines digérées (digestat), servant à la fois d'inoculum et d'apport liquide. Les digestions ont été menées à ~36°C pendant une période pouvant aller jusqu'à 5 semaines. La production et la composition du biogaz, le pH, la concentration en acides gras volatils (AGV) et l'alcalinité totale ont été mesurées au cours du temps. La composition des communautés microbiennes (archées et bactéries) a été déterminée par métabarcoding de l'ADN codant pour l’ARN ribosomique 16S et les résultats ont été soumis à des analyses multivariées. II. RESULTATS EXPERIMENTAUXLors de la co-digestion en présence de déchets ménagers, une accumulation transitoire d’acides gras volatils a été observée et leur concentration totale pouvait atteindre ~17 g/L lorsque la proportion initiale de déchets ménagers était la plus élevée. Une inhibition partielle de la production de méthane a été observée en présence de déchets ménagers, principalement pendant les 8-15 premiers jours d'incubation, et surtout pour les proportions les plus élevées. En fin d’incubation, les productions totales cumulées de méthane étaient cependant similaires pour des proportions initiales de déchets ménagers allant jusqu'à 79%, soulignant l'adaptation des communautés microbiennes à des concentrations d'acides gras volatils élevées. De manière cohérente, des changements clairs de composition des communautés microbiennes se sont produits en fonction de la proportion de déchets ménagers. En l'absence de déchets ménagers, les bactéries étaient dominées par les classes Bacteroidia et Spirochaetia ; pour des proportions élevées de déchets ménagers, la proportion de Spirochaetia a diminué au profit de Clostridia et Bacilli. De plus, les proportions d'archées étaient significativement plus faibles dès lors que des déchets ménagers était ajoutés. Pour conclure, l'adaptation des communautés microbiennes au fil du temps à des concentrations élevées d'acides gras volatiles suggère la possibilité d'utiliser un inoculum pré-adapté, afin d'éviter la phase d'inhibition transitoire lors de la co-digestion avec des proportions importantes de déchets ménagers

Co-digestion anaérobie de boues urbaines : effets du fumier et de la fraction organique des déchets ménagers employés comme cosubstrats, sur la composition des communautés microbienne

International audienceLa co-digestion anaérobie ou méthanisation des déchets organiques est une option intéressante pour valoriser différents types de déchets organiques produits localement car elle permet notamment d’envisager une optimisation de la production de biogaz. Nous avons étudié la co-digestion de boues urbaines associées à du fumier de cheval (F) et à la fraction organique des ordures ménagères (FOR). Nous nous sommes intéressés aux effets de différents mélanges de ces 3 co-substrats sur la production de biogaz et la dynamique des communautés microbiennes catalysant les bioconversions au sein de ce procédé. I. PROTOCOLE EXPERIMENTALDes pilotes de digestion anaérobie en voie sèche (60 L chacun) ont été alimentés avec des mélanges de F:FOR dans des proportions (masse:masse) variant de 0:100 à 92:8 (Figure 1). Les co-substrats ont été entièrement immergés dans des boues mixtes d'eaux usées urbaines digérées (digestat), servant à la fois d'inoculum et d'apport liquide. Les digestions ont été menées à ~36°C pendant une période pouvant aller jusqu'à 5 semaines. La production et la composition du biogaz, le pH, la concentration en acides gras volatils (AGV) et l'alcalinité totale ont été mesurées au cours du temps. La composition des communautés microbiennes (archées et bactéries) a été déterminée par métabarcoding de l'ADN codant pour l’ARN ribosomique 16S et les résultats ont été soumis à des analyses multivariées. II. RESULTATS EXPERIMENTAUXLors de la co-digestion en présence de déchets ménagers, une accumulation transitoire d’acides gras volatils a été observée et leur concentration totale pouvait atteindre ~17 g/L lorsque la proportion initiale de déchets ménagers était la plus élevée. Une inhibition partielle de la production de méthane a été observée en présence de déchets ménagers, principalement pendant les 8-15 premiers jours d'incubation, et surtout pour les proportions les plus élevées. En fin d’incubation, les productions totales cumulées de méthane étaient cependant similaires pour des proportions initiales de déchets ménagers allant jusqu'à 79%, soulignant l'adaptation des communautés microbiennes à des concentrations d'acides gras volatils élevées. De manière cohérente, des changements clairs de composition des communautés microbiennes se sont produits en fonction de la proportion de déchets ménagers. En l'absence de déchets ménagers, les bactéries étaient dominées par les classes Bacteroidia et Spirochaetia ; pour des proportions élevées de déchets ménagers, la proportion de Spirochaetia a diminué au profit de Clostridia et Bacilli. De plus, les proportions d'archées étaient significativement plus faibles dès lors que des déchets ménagers était ajoutés. Pour conclure, l'adaptation des communautés microbiennes au fil du temps à des concentrations élevées d'acides gras volatiles suggère la possibilité d'utiliser un inoculum pré-adapté, afin d'éviter la phase d'inhibition transitoire lors de la co-digestion avec des proportions importantes de déchets ménagers

TESS and CHEOPS discover two warm sub-Neptunes transiting the bright K-dwarf HD 15906

peer reviewedWe report the discovery of two warm sub-Neptunes transiting the bright (G = 9.5 mag) K-dwarf HD 15906 (TOI 461, TIC 4646810). This star was observed by the Transiting Exoplanet Survey Satellite (TESS) in sectors 4 and 31, revealing two small transiting planets. The inner planet, HD 15906 b, was detected with an unambiguous period but the outer planet, HD 15906 c, showed only two transits separated by ∼ 734 d, leading to 36 possible values of its period. We performed follow-up observations with the CHaracterising ExOPlanet Satellite (CHEOPS) to confirm the true period of HD 15906 c and improve the radius precision of the two planets. From TESS, CHEOPS, and additional ground-based photometry, we find that HD 15906 b has a radius of 2.24 ± 0.08 R and a period of 10.924709 ± 0.000032 d, whilst HD 15906 c has a radius of 2.93+−000607 R and a period of 21.583298+−00000055000052 d. Assuming zero bond albedo and full day-night heat redistribution, the inner and outer planet have equilibrium temperatures of 668 ± 13 K and 532 ± 10 K, respectively. The HD 15906 system has become one of only six multiplanet systems with two warm (700 K) sub-Neptune sized planets transiting a bright star (G ≤ 10 mag). It is an excellent target for detailed characterization studies to constrain the composition of sub-Neptune planets and test theories of planet formation and evolution