Characterization of the prokaryotic community present in the anaerobic treatment of the organic fraction of municipal solid wastes in conjunction with sawdust and sewage sludge

Na presente pesquisa, utilizou-se a técnica molecular de Eletroforese em Gel de Gradiente Desnaturante (DGGE) e microscopia óptica (contraste de fase e fluorescência) para caracterizar a comunidade procarionte estabelecida em quatro biometanizadores de 50 L e em três biometanizadores de 5 L, cujo substrato principal foi a fração orgânica dos resíduos sólidos urbanos (FORSU) acrescida de serragem (12% nos biometanizadores de 50 L e 20% nos de 5 L) e lodo de esgoto (9% e 18% nos biometanizadores de 50 L; 40% e 60% nos de 5L). Pela análise do perfil das bandas de DGGE, verificou-se uma alteração na estrutura da comunidade de bactérias presentes no chorume dos biometanizadores de 50 L entre 60 e 120 dias de operação, período caracterizado pelo acúmulo de ácidos graxos voláteis, consumo crescente de alcalinidade, queda de pH e aumento da demanda química de oxigênio, resultando na baixa remoção de sólidos totais voláteis e na ausência de metano no biogás. Pela análise de microscopia de fluorescência, não foram detectadas metanogênicas em nenhuma das amostras de chorume dos biometanizadores de 50 L, sendo que as principais morfologias e formas de agrupamento visualizadas foram: bacilo, diplobacilos, vibrião, espirilo, diplococos e cocos em cadeia. Os biometanizadores de 5 L, por serem inoculados com maiores proporções de lodo de esgoto do que os biometanizadores de 50 L, apresentaram um processo mais equilibrado. Um dos tratamentos de 5 L (ETE 2) obteve a maior similaridade para o domínio Archaea entre o digestato e o respectivo inóculo, demonstrando a adaptação das arqueas exógenas ao substrato principal (FORSU), sendo esse o único tratamento para o qual detectou-se metano no biogás. Os resultados sugeriram que monitorar a comunidade microbiana que se desenvolve e atua no processo de biometanização pode trazer maior sensibilidade e especificidade na detecção e confirmação de instabilidades do sistema, garantindo intervenções somente quando necessário.This dissertation addresses the use of the molecular technique of Denaturing Gradient Gel Electrophoresis (DGGE) and light microscopy (phase contrast and fluorescence) for the characterization of the prokaryotic community established in four 50 L reactors and in three 5 L reactors whose main substrate was the organic fraction of municipal solid wastes (OFMSW) plus sawdust (12% in 50 L reactors and 20% in 5 L reactors) and sewage sludge (9% and 18% in 50 L reactors; 40% and 60% in 5 L reactors). The analysis of the profile of DGGE bands revealed a change in the structure of the bacterial community present in the slurry of 50 L reactors between 60 and 120 days of operation, a period characterized by the accumulation of volatile fatty acids, increasing consumption of alkalinity, decrease in pH and increase in the chemical oxygen demand, which resulted in a lower removal of volatile total solids and absence of methane in the biogas. The fluorescence microscopy analysis detected no methanogenics in the slurry samples from 50 L reactors and the main morphologies and grouping forms displayed were bacillus, diplobacilos, vibrio, spirillum, diplococci and coconuts in chain. The 5 L reactors, inoculated with higher proportions of sewage sludge than the 50 L reactors, showed a more balanced process. One of the treatments (ETE 2) displayed the highest similarity for the Archaea domain between the digestato and the respective inoculum, which demonstrates the adaptation of the exogenous archaea to the main substrate (OFMSW). It was the only treatment in which methane was detected in the biogas. The results suggest the monitoring of the microbial community that develops and acts in the biomethanization process can provide higher sensitivity and specificity for the detection and confirmation of instability of the system and ensure interventions only when necessary

Organic matter characterization of biodegradable organic solid waste and the reproducibility of the used methods: a systematic literature review

Caracterizar os resíduos sólidos orgânicos biodegradáveis (RSOb) ainda é um desafio, devido a heterogeneidade da amostra e a indisponibilidade de métodos padronizados. O presente trabalho apresenta dois capítulos complementares: no Capítulo 1 foi realizada uma revisão sistemática da literatura a fim de identificar as técnicas analíticas e respectivos métodos que tem sido utilizados na caracterização da matéria orgânica de RSOb, bem como se os métodos tem sido relatados de forma a permitirem a reprodução por outros pesquisadores; no Capítulo 2, o método de demanda química de oxigênio (DQO) modificado e otimizado por Raposo et al. (2008) para amostras sólidas (ou líquidas com elevado conteúdo de sólidos) foi analisado quanto aos custos, tempo de execução, geração de resíduos perigosos e confiabilidade. No Capítulo 1, a partir de 356 documentos selecionados sistematicamente de três bancos de dados, sendo que a maior parte (89%) foram publicações revisadas por pares, verificou-se que a matéria orgânica de RSOb é caracterizada principalmente pelas técnicas analíticas de sólidos totais e/ou voláteis (79%), demanda química de oxigênio total (65%) e nitrogênio total (61%), as quais são determinadas majoritariamente com base em métodos destinados originalmente à análise de amostras líquidas (APHA; AWWA; WPCF foi a referência mais citada para essas três técnicas analíticas). Além da comprovação da ausência de métodos padronizados para a caracterização de amostras orgânicas, visto a variação de métodos empregados para a mesma técnica analítica (entre 5 e 58 métodos diferentes), as informações fornecidas pelos autores em relação aos métodos utilizados na caracterização da matéria orgânica de RSOb são, em sua maioria, insuficientes para que sejam reproduzidos (menos de 50% dos documentos citaram/descreveram os métodos de forma a permitir sua reprodução para 13 das 16 técnicas analíticas analisadas). No Capítulo 2, o método de Raposo et al. (2008) caracterizou-se como uma alternativa para a determinação da DQO em amostras sólidas com um custo estimado por amostra de aproximadamente 7 reais (ou 5 euros), tempo total de execução (preparo das soluções reagentes, digestão e titulação da amostra) estimado em 10 horas, sendo que a maior geração de resíduo perigoso é advindo da prova do branco (142 mL/prova). O método mostrou-se confiável para a determinação da DQO das duas amostras sólidas testadas (farinha de grão de bico e celulose), com recuperação de 100% quando comparada à DQO teórica.Characterizing biodegradable organic solid waste is still a challenge, due to the heterogeneity of the sample and the unavailability of standardized methods. This study presents two complementary sections: in Chapter 1, a systematic literature review was carried out in order to identify the analytical techniques and respective methods that have been used in the characterization of organic matter of biodegradable organic solid waste, as well as whether the methods have been reported to allow reproduction by other researchers; in Chapter 2, the chemical oxygen demand (COD) method modified and optimized by Raposo et al. (2008) for solid samples (or liquids with a high solids content) was analyzed in terms of costs, execution time, generation of hazardous waste and reliability. In Chapter 1, from 356 documents selected systematically from three databases, most of which (89%) were peer-reviewed publications, it was found that the organic matter of biodegradable organic solid waste is characterized mainly by total and/or volatile solids (79%), total chemical oxygen demand (65%) and total nitrogen (61%), which are mainly determined based on methods originally intended for the analysis of liquid samples (APHA; AWWA; WPCF was the most cited reference for these three analytical techniques). In addition to proving the absence of standardized methods for the characterization of organic solid samples, given the variation of methods used for the same analytical technique (between 5 and 58 different methods), the information provided by the authors in relation to the methods used in the characterization of organic matter of biodegradable organic solid waste are, in most cases, insufficient to be reproduced (less than 50% of the documents cited/ described the methods in order to allow their reproduction for 13 of the 16 analytical techniques analyzed). In Chapter 2, the method by Raposo et al. (2008) was characterized as an alternative for the determination of COD in solid samples with an estimated cost per sample of approximately 7 reais (or 5 euros), total execution time (preparation of the reagent solutions, digestion and sample titration) estimated in 10 hours, with the largest generation of hazardous waste coming from the blank test (142 mL/test). The method proved to be reliable for determining the COD of the two tested solid samples (chickpea flour and cellulose), with 100% recovery when compared to the theoretical COD

Performance parameters for analytical method validation: Controversies and discrepancies among numerous guidelines

2 Tablas.-- 1 FiguraThe main objective of method validation process is to prove that an analytical method is acceptable for its intended purpose. The necessity for laboratories to use fully validated methods is now universally accepted as a way to obtain reliable results. There are diverse documents for method validation including information about different performance parameters. The classical performance characteristics are accuracy, limit of detection, precision, recovery, robustness, ruggedness, selectivity, specificity and trueness. Unfortunately, contradictory information is normally present among the method validation documents used by laboratories. The inconsistency about the performance parameters can generate some degree of confusion in the complete method validation process. This manuscript addresses controversial and discrepant information, focusing specifically on several national and international method validation guidelines published by prominent organizations and institutions which serve as guidance to validate new analytical methods by practitioners working in different fields.The authors wish to express their gratitude to the Ministry of Innovation, Science and Universities (Project number CTM2017-83870-R) for the financial support. Thanks to Coordination for the Improvement of Higher Education Personnel for the international exchange fellowship of Carolina Ibelli Bianco (PDSE-Process 88881.189479/2018-01.Peer reviewe