Formación de los gránulos aerobios y anaerobios

La granulación puede ser llevada a cabo por un sistema de adhesión célula – célula por procesos biológicos, físicos y químicos. A diferencia del biopelícula, donde los granulos se forman por la inmovilización del microorganismo por si mismo (especialmente por bacterias) sin ningún tipo de material de soporte.

Según Zain et al. (2013), la agregación bacteriana se puede llevar a cabo por dos vías:

1. Auto agregración célula – célula: interacción célula-célula de bacterias emparentadas genéticamente.
2. Coagregación, adhesión célula – célula ente organismos genéticamente diferentes.

La formación de los gránulos aerobios se lleva a cabo por cinco fases:

1. Fase de multiplicación microbiana.
2. Fase donde aparece el floc “ gránulo”.
3. Cohesión del floc.
4. Madurez del floc.
5. Fase de grabulación aerobia.

La formación del gránulo se logra por:

• Las propiedades físico químicas de la célula (hidrofobicidad): a mayor hidrofobicidad en la pared celular de las bacterias, se permite la formación de agregados celulares (Kos et al., 2003)
• La formación de exopolisacaridos, el cual actúa como un gel que pemite que las células microbianas queden atrapadas. El “gel” actúa como la matriz estructural del gránulo, mejora su estabilidad, y sirve a su vez como fuente de carbono y energía para los organismos presentes (Wang et al., 2006). Los exopolisacaridos contienen una variedad de sustancias orgánicas tales como azúcares, exoproteinas, DNA, ácido húmico y urónico, entre otras. Los exopolisacaridos, aumentan la hidrofobicidad de la pare celular microbiana, permitiendo una mayor interacción y adhesión entre células.

Composición microbiana de los gránulos microbianos

Los gránulos microbianos se establecen o estratifican en diferentes capas de acuerdo con sus requerimientos nutricionales, y la concentración de oxígeno que los circunda; por lo tanto, en la capa más externa donde está la concentración de oxígeno más alta, se ubicarán los aerobios, luego los anaerobios facultativos, y en el centro donde la concentración de oxígeno puede llegar a cero, estarán los anaerobios. No obstante, el corazón del gránulo estará compuesto principalmente por células muertas (Adav et al., 2008). Las poblaciones presentes en los gránulos variarán, de acuerdo con las tasas de oxígeno presente y de la carga orgánica. Es decir, de acuerdo a los sutratos predominará o no una población en específico.

Estudios realizados por Zhao y colaboradores (2013), observaron que si la carga de materia orgánica es alta, reducen la diversidad microbiana en los gránulos, siendo predominantes organismos del phylum Proteobacteria (principalmente fotótrofos, y bacterias aerobias y aerobias facultativas) y Flavobacterium (organismos oportunistas: tiene bacterias tanto aerobias como anaerobias). Aunque también se encontraron otros grupos micorbianos como Thauera, Zoogloea acompañados de otros heterótrofos y denitrificadores.

Muchos son los factores que pueden conllevar al rompimiento de gránulos maduros (que presentan la condición física, química y biológica para poder entrar en un proceso de tratamiento de aguas), entre ellos la obstrucción de poros y canales que evitan que los microorganismos alcancen los nutrientes, logrando que las poblaciones bacterianas mueran, y por ende el gránulo se rompa. No obstante, otros factores que afectan esta granulación son: composición de los sustratos, velocidad de la carga orgánica, fuerzas se cizalla, concentración de oxígeno disuelto, proporción de nutrientes vs. cantidad de microorganismos que la pueden transformar, tasa de sedimentación, tiempos de retención hidráulica, toxicidad por compuestos contaminantes, efecto del pH y de la temperatura, entre otros.