microbiologia

Leonor Carrillo. 2003. Microbiología Agrícola. Capítulo 5

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5. Rumen y biogas
La combinación del reciclado de residuos animales con el cultivo de abonos verdes
pueden proporcionar el nitrógeno necesario para la tierra agrícola. El reciclado puede
hacerse mediante digestión anaeróbica, pues el contenido relativo de nitrógeno es
mayor en el estiércol digerido que en el fresco. El lodoremanente en el digestor es una
alternativa para mejorar los suelos hortícolas (1). Además este proceso permite obtener
metano, un combustible gaseoso. La metanogénesis ocurre naturalmente en el rumen
de los herbívoros.
El aumento del interés popular para contrarrestar la polución ambiental hace de la
digestión anaeróbica el medio conveniente para tratar tanto los efluentes líquidos como
losdesechos sólidos, además de constituir una fuente alternativa de energía.

5.1. Metanogénesis
El dióxido de carbono es común en la naturaleza y es un producto importante del
metabolismo energético de los organismos quimioorganotróficos. Los procariotas
reductores de CO2 más importantes son los metanógenos, un grupo de arqueobacterias
anaeróbicas estrictas que emplean generalmente el H2 comodonante de electrones (2) .
Hay por lo menos diez substratos que se convierten en metano por la acción de uno u
otro metanógeno, todos los cuales liberan energía adecuada para la síntesis de ATP,
incluyendo formiato, acetato, metanol, metilmercaptano y metilamina (3). Se los divide
en tres clases:
Substratos del tipo CO2
4 H2 + CO 2 à CH4 + 2 H2 O
4 HCOO- + 4 H + à CH4 + 3 CO2 + 2 H 2 O
4 CO+ 2 H 2 O à CH4 + 3 CO2
Sustratos con grupo metilo
4 CH 3 OH à 3CH4 + CO2 + 2 H 2 O
CH3 OH + H 2 à CH4 + H2 O
4 CH 3 NH 3 Cl + 2 H2 O à 3 CH4 + CO2 +4 NH4 Cl
Substrato de acetotróficas
CH3 COO - + H2 O à CH4 + HCO 3 La conversión de acetato a metano aparece como un proces o ecológico muy
importante en digestores de residuos y en medios anóxicos de agua dulce, donde no
hay una competenciaexcesiva por el acetato con otras bacterias. A pesar de que la
producción de metano está muy extendida, son pocos los compuestos de carbono que
sirven como precursores directos de la metanogénesis. Por lo tanto, es un proceso que
depende de la producción de esos compuestos por otros organismos, a partir de la
materia orgánica compleja (2) .
En muchos ambientes anóxicos los precursoresinmediatos del metano son el H2 y el
CO2 que se generan por las actividades de los organismos fermentadores. En el proceso
general de producción de metano a partir de la fermentación de un polisacárido, como
la celulosa, pueden intervenir hasta cinco grupos fisiológicos de procariotas (3) . Las
bacterias celulolíticas rompen la molécula de celulosa, de peso molecular elevado, en

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LeonorCarrillo. 2003. Microbiología Agrícola. Capítulo 5
celobiosa y glucosa libre. Por acción de los fermentadores primarios, la glucosa origina
ácidos orgánicos, alcoholes, H y CO2 . Todo el hidrógeno producido es consumido
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inmediatamente por las bacterias metanogénicas, las acetogénicas o las reductoras de
sulfato si éste se halla en alta concentración. Además el acetato puede ser convertido enmetano por otros metanógenos (2) .

Etapas de la digestión anaeróbica
§ Hidrólisis de los polímeros complejos
§ Acidogénesis por fermentación de los monómeros produciendo acetato,
propionato, butirato, succinato, alcoholes, H2 y CO2
§ Acetogénesis por fermentación secundaria generando acetato, H2 , CO2
§ Metanogénesis a partir de H2 , CO2 , acetato
Los organismos clave en la conversión decompuestos orgánicos complejos a metano
son los fermentadores secundarios, especialmente las bacterias oxidantes de ácidos
grasos o alcoholes que producen H2 ,. pues utilizan estos compuestos como fuente de
energía en cultivos mixtos con un consumidor de H2 a través de una relación sintrófica
(sintrofia = comiendo juntos). La energía libre asociada a las conversiones de los ácidos
grasos es...