Optimization of piggery wastewater treatment with purple phototrophic bacteria

The increase in human population in the world entails future challenges for the sustainable development of mankind. This demographic expansion will represent global changes generated by anthropogenic activity on planet Earth, involving negative impacts on the biosphere, atmosphere, cryosphere and hydrosphere. In particular, the hydrosphere will be affected by the increased contamination of surface water and groundwater, and an increase in their eutrophication due to inadequate management of wastewaters. Thus, the generation of new biotechnologies to reduce pollution and improve the sustainable development of humanity will be a challenge for the next few decades. In this sense, efficient wastewater treatment in cities, industry and agriculture requires the development of innovative solutions to reduce the pollution generated by the intense anthropogenic activity. Thus, the need for meeting the increasing demand for animal protein has led to an increase in intensive livestock farming, with the subsequent increase in the generation of wastewaters containing high organic matter, nitrogen and phosphorus concentrations. In particular, piggery wastewaters (PWW) are characterized by their high concentrations of organic matter and nitrogen in the form of ammonium, and by their odour nuisance. Traditionally, PWW has been treated by disposal in open anaerobic lakes, with the subsequent production of high concentrations of greenhouse gases such as CO2, CH4, NH3 and H2S to the atmosphere due to their open configuration. Another technology used for the treatment of this type of wastewaters is anaerobic digestion in enclosed bioreactors, which is capable of generating methane (CH4) as a byproduct, a gas with high economic and energy value. However, this process is only capable of removing the carbon present in PWW, generating an effluent with a high nitrogen and phosphorus content that is not assimilated in the process. Lastly, activated sludge systems entail an effective removal of carbon, nitrogen and phosphorous with a high energy demand and a destruction of the nutrients present in PWW. Nowadays, the use of photosynthetic microorganisms for PWW treatment at low operating costs and with a recovery of carbon, nitrogen and phosphorous has been proposed. These microorganisms are capable of absorbing solar radiation through the photosynthesis process to obtain energy, which is used for their growth and nutrients assimilation from different wastewaters. Purple phototrophic bacteria (PPB) represent the photosynthetic microorganisms with the most versatile metabolism in nature. PPB can grow phototrophically and chemotrophically, absorbing energy from solar radiation or from the degradation of organic compounds, respectively. In addition, PPB are heterotrophic microorganisms capable of degrading different organic compounds and also able to grow using an autotrophic metabolism, fixing carbon dioxide (CO2) and nitrogen (N2) from the atmosphere. PPB can grow both under anaerobic and aerobic conditions, through photoheterotrophy or chemoautotrophy, respectively. On the other hand, microalgae represent the most studied photosynthetic microorganisms in recent years, due to their high growth rate, capacity to fix CO2 and to the high valorization potential of their biomass. Both PPB and microalgae have species with extraordinary metabolic capacities, capable of growing at low or extremely high temperatures, under different pH ranges (acidic and alkaline), high salinity and in the presence or absence of oxygen, which supports their extraordinary metabolism for the treatment of multiple wastewaters.La creciente población humana en el mundo conlleva futuros retos para el desarrollo sostenible de la humanidad. Esta expansión demográfica representará cambios globales generados por la actividad antropogénica en el planeta Tierra, involucrando impactos negativos en la biosfera, atmosfera, criósfera e hidrosfera. En particular, la hidrosfera será afectada por el incremento de la contaminación de aguas superficiales y subterráneas, y un aumento en la eutrofización de estas por un manejo inadecuado de las aguas residuales. Así, el desarrollo de nuevas tecnologías para la reducción de la contaminación en aguas residuales que posibilite un desarrollo sostenible de la humanidad representa un desafío científico-tecnológico para las próximas décadas. En este sentido, el tratamiento eficiente de las aguas residuales en ciudades, industria y agricultura, necesita el desarrollo de soluciones innovadoras para reducir la contaminación generada por la intensa actividad antropogénica. Específicamente, la necesidad de satisfacer la creciente demanda de proteína animal ha generado un aumento en la ganadería intensiva, con el consiguiente aumento en la producción de aguas residuales con altas concentraciones de materia orgánica, nitrógeno y fosforo. En particular, las aguas residuales de explotaciones porcinas (PWW, por sus siglas en inglés) se caracterizan por su alta concentración de materia orgánica y nitrógeno en forma de amonio, y por sus molestos olores. Tradicionalmente, las PWW han sido tratadas mediante su disposición en lagunas facultativas abiertas, desde las que se emiten gases de efecto invernadero como CO2, CH4, NH3 y H2S hacia la atmosfera debido a su configuración abierta. Otra tecnología utilizada para el tratamiento de estas aguas residuales es el proceso de digestión anaerobia en biorreactores cerrados, la cual es capaz de generar metano (CH4) como subproducto, un gas de alto valor económico y energético. Sin embargo, este proceso es solo capaz de eliminar el carbono presente en PWW, generando aguas residuales con un alto contenido de nitrógeno y fosforo que no es asimilado en el proceso. Por último, los sistemas de lodos activos conllevan una eliminación efectiva de carbono, nitrógeno y fósforo con altos costes energéticos y una destrucción de los nutrientes presentes en las PWW. En la actualidad se ha propuesto el uso de microorganismos fotosintéticos para el tratamiento de PWW con bajos costes de operación y una recuperación del carbono, nitrógeno y fósforo presente en estas aguas residuales. Estos microorganismos son capaces de absorber la radiación solar a través del proceso de fotosíntesis para la obtención de energía, utilizada para su crecimiento y asimilación de nutrientes en diferentes aguas residuales. Las bacterias fototróficas púrpuras (PPB, por sus siglas en inglés) constituyen los microorganismos fotosintéticos con el metabolismo más versátil en la naturaleza. Las PPB son capaces de crecer de forma fototrófica y quimiotrófica, absorbiendo energía de la radiación solar o de la degradación de compuestos orgánicos, respectivamente. Además, son microorganismos heterotróficos capaces de degradar numerosos compuestos orgánicos y de crecer mediante un metabolismo autótrofo, fijando dióxido de carbono (CO2) y nitrógeno (N2) desde la atmosfera. Las PPB pueden crecer tanto en condiciones anaerobias como en condiciones aerobias, mediante fotoheterotrofía o quimioautotrofía, respectivamente. Por otra parte, las microalgas representan los microorganismos fotosintéticos más estudiados en los últimos años, debido a su alta tasa de crecimiento, a su capacidad para fijar CO2 y al alto potencial de valorización de su biomasa. Tanto el grupo de las PPB como microalgas presentan especies con capacidades metabólicas extraordinarias, capaces de crecer a bajas o extremadamente altas temperaturas, en diferentes rangos de pH (ácidos y alcalinos) y salinidad, y en presencia o ausencia de oxígeno, confiriéndoles un alto potencial para el tratamiento de diferentes aguas residuales.Escuela de DoctoradoDoctorado en Ingeniería Química y Ambienta

Wastewater treatment using photosynthetic microorganisms

Producción CientíficaWastewaters are mainly classified as domestic, industrial and agro-industrial based on their production source. Piggery wastewater (PWW) is a livestock wastewater characterized by its high concentrations of organic matter and ammonium, and by its odour nuisance. Traditionally, PWW has been treated in open anaerobic lagoons, anaerobic digesters and activated sludge systems, which exhibit high greenhouse gas emissions, a limited nutrients removal and a high energy consumption, respectively. Photosynthetic microorganisms can support a sustainable wastewater treatment in engineered photobioreactors at low operating costs and with an efficient recovery of carbon, nitrogen and phosphorous. These microorganisms are capable of absorbing solar irradiation through the photosynthesis process to obtain energy, which is used for their growth and associated carbon and nutrients assimilation. Purple phototrophic bacteria (PPB) represent the photosynthetic microorganisms with the most versatile metabolism in nature, whereas microalgae are the most-studied photosynthetic microorganisms in recent years. This review describes the fundamentals, symmetry and asymmetry of wastewater treatment using photosynthetic microorganisms such as PPB and microalgae. The main photobioreactor configurations along with the potential of PPB and microalgae biomass valorisation strategies are also discussed.Junta de Castilla y León y Fondo Europeo de Desarrollo Regional (FEDER) - (projects CLU 2017-09, CL-EI-2021-07 and UIC 071)Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (CONICYT) de Chile - (PFCHA/DOCTORADO BECAS CHILE/2017–72180211

Photosynthetic treatment of piggery wastewater in sequential purple phototrophic bacteria and microalgae-bacteria photobioreactors

Producción CientíficaNowadays, piggery wastewater (PWW) management still represents an unsolved global environmental problem. Photosynthetic processes have emerged as an innovative biological platform capable of performing a cost-effective treatment of wastewater with a concomitant assimilation of nutrients into biomass. In this work, the performance of a purple phototrophic bacteria photobioreactor (PPB-PBR) coupled with a microalgae-bacteria photobioreactor (MB-PBR) was assessed during the treatment of PWW at an hydraulic retention time (HRT) of 12.2 (stage I) and 6.2 days (stages II–VI) and intensities of near-infrared radiation in the PPB-PBR of 30 W m−2 (stages I–II) and 114 W m−2 (stages III–IV). Maximum removal efficiencies of total dissolved organic carbon (TOC-RE) and total dissolved nitrogen (TN-RE) of 91% and 82%, respectively, were recorded at an HRT of 12.2 days. The decrease in HRT to 6.2 days reduced the TOC-RE and TN-RE in both photobioreactors, but the increase in near-infrared radiation enhanced TOC-RE in the PPB-PBR, contributing to a global carbon recovery of 67% via assimilation in the form of PPB biomass. PPB-PBR was highly efficient in carbon assimilation, while MB-PBR enhanced nitrogen and total suspended solids removals, with a contribution to TN-RE of 63% and a global decrease in TSS of 76%. The culture broth of PPB-PBR was dominated by Rhodopseudomonas sp. up to 54%, supported by the high HRT and the increase in near-infrared radiation, while the sequential MB-PBR favoured the dominance of Mychonastes homosphaera. This work demonstrated, for the first time, the high efficiency of sequentially coupling PPB and microalgae for the treatment of PWW.Junta de Castilla y León - Fondo Europeo de Desarrollo Regional (projects CLU 2017-09 and UIC 315)Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (CONICYT) (grant PFCHA/DOCTORADO BECAS CHILE/2017 – 72180211

Exploring the metabolic capabilities of purple phototrophic bacteria during piggery wastewater treatment

Producción CientíficaPurple phototrophic bacteria (PPB) are receiving an increasing attention due to their extraordinary metabolic capabilities for nutrient and carbon recovery from wastewaters. Batch experiments were herein performed to assess the influence of the type of radiation (photosynthetic active radiation (PAR), near-infrared radiation (NIR) and PAR using an UV-VIS absorbing filter), temperature (13 °C and 30 °C), type of metabolism (photoheterotrophic and chemoheterotrophic), type of inoculum (mixed culture and pure strain Rhodopseudomonas palustris) and wastewater load (1:5 and 1:10 dilutions) during piggery wastewater (PWW) treatment by PPB. The use of UV-VIS filtered PAR supported both a high content of bacteriochlorophyll in PPB and the highest total organic carbon (TOC) and total nitrogen (TN) removal efficiency (RE) (74 % and 37 %, respectively), but at lower maximum removal rates. Interestingly, PPB exhibited similar TOC-REs and TN-REs (73 % and 37 %, respectively) at 13 °C than at 30 °C (71 % and 45 %, respectively), at similar removal rates. Mixed cultures of PPB achieved a higher nutrient assimilation rate than R. palustris, supporting a total assimilation of the volatile fatty acids present in 10 folds diluted PWW. In brief, mixed cultures of PPB were highly efficient during PWW treatment, regardless of the type of radiation and temperature under photoheterotrophic growth.Junta de Castilla y León - Fondo Europeo de Desarrollo Regional (projects CLU 2017-09, CL-EI-2021-07 and UIC 071)Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica (grant PFCHA/DOCTORADO BECAS CHILE/2017 – 72180211

Influence of pH on the performance of anaerobic piggery wastewater treatment coupled with membrane-based NH3 extraction

Producción CientíficaThe influence of the pH of piggery wastewater (PWW) on both ammonia recovery and anaerobic digestion performance during PWW treatment was evaluated in a continuous stirred tank reactor coupled with a membrane-based extraction module. The anaerobic digester was operated at a hydraulic retention time of 20 days at 37 °C, while the flat sheet PTFE membrane module operated continuously at liquid recirculation rates of 250 mL min−1. The membrane module was able to gradually decrease the total ammoniacal concentration from 1.27 ± 0.01 to 0.62 ± 0.01 g L−1 after 360 days of operation. Membrane-based NH3 extraction induced a CH4 yield increase of 1.3-fold. Moreover, COD and VS removal efficiencies increased up to 1.2-fold and 1.5-fold, respectively, along with the increase in PWW pH from 7.5 to 12. Total VFAs removal efficiencies were higher at a PWW pH of 9.Junta de Castilla y León - FEDER (VA088G19, CLU 2017-09, CL-EI-2021-07, UIC 315 y UIC 082)Ministerio de Ciencia e Innovación de España (PID2019- 109403RB-C21/AEI/10.13039/501100011033)Comisión Nacional de Investigación Científica y Tecnológica, Gobierno de Chile (PFCHA/DOCTORADO BECAS CHILE/2017 – 72180211

Riesgos laborales, prevalencia del síndrome de Burnout en trabajadores del sector salud y en funcionarios de un distrito judicial en Colombia

El libro es un producto resultado de investigación de los trabajos desarrollados en la maestría en gestión de la seguridad y salud en el trabajo y en la especialización en seguridad y salud en el trabajo, gerencia y control de riesgos, se convierte en un elemento clave para la retroalimentación del currículo en cada uno de los programas académicos, ya que permite comprender los fenómenos, que afectan el bienestar laboral, desde sus orígenes y causas para encontrar soluciones. Este libro permitirá a profesores, estudiantes y público en general identificar los factores de riesgo psicosociales derivados del síndrome de burnout, en diferentes ambientes laborales y grupos ocupacionales. Libros como éste, donde cada capítulo es un producto de exhaustivas investigaciones que hacen visible a los ojos del lector realidades que de otra manera permanecerían veladas para el conocimiento. Es así como la Universidad Libre en su riguroso proceso de formación, proyecta todo su esfuerzo en la formación integral de sus egresados acorde con las necesidades fundamentales de la sociedad, haciendo suyo muchos compromisos de orden democrático, pluralista, tolerante y cultor de la diferencia. El contenido de este libro y haciendo referencia sobre la relación entre los factores de riesgo y sus efectos en la salud, se menciona la Facultad de Ciencias de la Salud, se tiene una preocupación constante por asumir el conocimiento y posterior a la intervención de las problemáticas que aquejan a todos los sectores poblacionales; se viene interesando particularmente por el estudio de ciertos fenómenos de la salud pública y concretamente de la salud en el trabajo que para los efectos de esta publicación hace referencia al Síndrome de Burnout en trabajadores de distintos escenarios laborales, tal es el caso de los profesionales de la salud y funcionarios de la rama judicial, quienes de manera frecuente en compañía de los profesores, son asociados a una alta prevalencia del síndrome. Por estas razones es motivo de preocupación desde la academia por abordar estas temáticas, primero desde su conocimiento en profundidad para recomendar intervenciones que posibiliten el mantenimiento de unas condiciones y la modificación de otras que de alguna manera afectan la salud de los trabajadores colombianos. Las afectaciones comunes de ansiedad y depresión son las principales ma5 Universidad Libre Pereira - Facultad De Ciencias de la Salud nifestaciones del síndrome de Burnout, que en un principio para los trabajadores solo se extienden al ámbito laboral, y que no tardan en permear las esferas personales, familiares y sociales de los trabajadores afectados, constituyéndose en uno de los principales motivos de las incapacidades laborales. Se plantean en este libro las formas como este trastorno emocional está vinculado con el ámbito laboral de funcionarios judiciales y trabajadores de la salud y se hacen recomendaciones para mejorar el entorno laboral. Se pretende entonces, evidenciar como las condiciones laborales, la percepción del riesgo, el falta de empoderamiento en el autocuidado y la poca existencia en programas de prevención y promoción para brindar entornos laborales seguros especialmente en la prevención del riesgo psicosocial, puede derivar en la prevalencia del síndrome de Burnout que afecta la calidad de vida del trabajador, su contexto laboral y familiar, siendo necesario documentar a través de proyectos de investigación, las diferentes formas de manifestación de este fenómeno y sus respectivas recomendaciones como parte de la responsabilidad social del programa de Maestría en Seguridad y Salud en el Trabajo, para la solución a esta problemática y alcanzar entornos laborales seguros y saludables

Experiencias en el aula: tercer encuentro de prácticas pedagógicas innovadoras.

Experiencias de profesores en su quehacer en los distintos ambientes de aprendizaje presenciales y a distancia.Para el Centro de Excelencia Docente aeiou constituye un honor presentar la publicación del Tercer Encuentro de Prácticas Pedagógicas Innovadoras en el que se destacan cuarenta trabajos de profesores de UNIMINUTO provenientes de diferentes sedes. Con este encuentro son ya tres que bajo la dirección de aeiou los profesores han compartido su quehacer en los distintos ambientes de aprendizaje presenciales y a distancia. Cada año el Centro de Excelencia Docente invita a los profesores a participar en este evento, para el 2108 además de la inscripción voluntaria por parte de cada profesor, se invitó al estudiantado a que postularan a sus profesores que consideraban eran innovadores y creativos en el cumplimiento de su función docente y se obtuvo una respuesta importante por parte de los estudiantes, que para algunos profesores resultó sorpresiva porque quizás no habían considerado que el trabajo que hacían en su ambiente de aprendizaje era diferente, fuera de lo común. Luego de una evaluación de jurados nacionales e internacionales de las prácticas presentadas y de la realización del evento, que tuvo como novedad hacerlo de forma simultánea en cuatro sedes donde UNIMINUTO tiene presencia: Buga, Ibagué, Pereira y Bogotá, se comparte la presente publicación para tener como referencia y evidencia el trabajo que los profesores hacen a diario

The Helicobacter pylori Genome Project : insights into H. pylori population structure from analysis of a worldwide collection of complete genomes

Helicobacter pylori, a dominant member of the gastric microbiota, shares co-evolutionary history with humans. This has led to the development of genetically distinct H. pylori subpopulations associated with the geographic origin of the host and with differential gastric disease risk. Here, we provide insights into H. pylori population structure as a part of the Helicobacter pylori Genome Project (HpGP), a multi-disciplinary initiative aimed at elucidating H. pylori pathogenesis and identifying new therapeutic targets. We collected 1011 well-characterized clinical strains from 50 countries and generated high-quality genome sequences. We analysed core genome diversity and population structure of the HpGP dataset and 255 worldwide reference genomes to outline the ancestral contribution to Eurasian, African, and American populations. We found evidence of substantial contribution of population hpNorthAsia and subpopulation hspUral in Northern European H. pylori. The genomes of H. pylori isolated from northern and southern Indigenous Americans differed in that bacteria isolated in northern Indigenous communities were more similar to North Asian H. pylori while the southern had higher relatedness to hpEastAsia. Notably, we also found a highly clonal yet geographically dispersed North American subpopulation, which is negative for the cag pathogenicity island, and present in 7% of sequenced US genomes. We expect the HpGP dataset and the corresponding strains to become a major asset for H. pylori genomics

Experiencias en el aula: tercer encuentro de prácticas pedagógicas innovadoras.

Experiencias de profesores en su quehacer en los distintos ambientes de aprendizaje presenciales y a distancia.Para el Centro de Excelencia Docente aeiou constituye un honor presentar la publicación del Tercer Encuentro de Prácticas Pedagógicas Innovadoras en el que se destacan cuarenta trabajos de profesores de UNIMINUTO provenientes de diferentes sedes. Con este encuentro son ya tres que bajo la dirección de aeiou los profesores han compartido su quehacer en los distintos ambientes de aprendizaje presenciales y a distancia. Cada año el Centro de Excelencia Docente invita a los profesores a participar en este evento, para el 2108 además de la inscripción voluntaria por parte de cada profesor, se invitó al estudiantado a que postularan a sus profesores que consideraban eran innovadores y creativos en el cumplimiento de su función docente y se obtuvo una respuesta importante por parte de los estudiantes, que para algunos profesores resultó sorpresiva porque quizás no habían considerado que el trabajo que hacían en su ambiente de aprendizaje era diferente, fuera de lo común. Luego de una evaluación de jurados nacionales e internacionales de las prácticas presentadas y de la realización del evento, que tuvo como novedad hacerlo de forma simultánea en cuatro sedes donde UNIMINUTO tiene presencia: Buga, Ibagué, Pereira y Bogotá, se comparte la presente publicación para tener como referencia y evidencia el trabajo que los profesores hacen a diario