Implicaciones del uso de fuentes exógenas de fitasa sobre los rendimientos productivos y valor nutricional de las dietas en aves. Repercusiones medioambientales

En los últimos años, y debido a un aumento de las producciones intensivas de cerdos y aves en el marco de la UE, se han desarrollado muchos estudios intentando minimizar el impacto contaminante del exceso de nitrógeno y fósforo que las deyecciones de estos animales producen en el medio ambiente. La disminución del contenido de N procedente de las deyecciones se ha abordado con diferentes estrategias nutricionales (formulación con aminoácidos disponibles, mejora de la utilización de la proteína con diferentes enzimas, etc.). El fósforo es un mineral imprescindible para el crecimiento de los animales, debido a su influencia en el ciclo energético, en la formación de huesos y como regulador de la ingesta. El fósforo presente en los vegetales (base de la alimentación de las aves) se encuentra básicamente formando el ácido fítico, muy poco asimilable por los animales. Por tal motivo, se suplementan las dietas con fósforo inorgánico, a menudo en exceso, que en parte revierte al medio ambiente, dando lugar a problemas medioambientales en áreas de gran concentración de producciones intensivas de animales. En la ultima década se ha estudiado el efecto que la incorporación de la enzima fitasa produce en el aumento de la biodisponibilidad del fósforo fítico (Kornegay et al., 1996), con lo que se reduce la cantidad de fósforo inorgánico añadido a las dietas y, por tanto, la disminución del fósforo excretado. Se ha descrito que la incorporación de este enzima produce ademas mejoras de la disponibilidad de otros minerales (calcio, zinc, cobre, hierro, etc.) (Broz et al., 1994; Schoner et al., 1991; Roberson and Edwards, 1994; Yi et al., 1997; Sebastian et al., 1996), pero dependientes del nivel de calcio y de vitamina D3 (Qian et al., 1996; Qian et al., 1997; Edwards, 1993; Lei et al., 1994), y de la fuente de fibra (Ravindran et al. 1995). También se han descrito mejoras en la digestibilidad de la proteína y los aminoácidos (Yi et al., 1996a; Mroz et al., 1994) , aunque en este campo existe cierta controversia, ya que la respuesta depende de la cantidad y procedencia del ácido fitico de la dieta (O’Dell and Boland, 1976). Sin embargo, casi todos los ensayos se han realizado con dietas a base de maíz-soja, en tanto que a nivel de la UE cada vez más se utilizan otro tipo de ingredientes para las raciones (trigo, cebada, girasol, guisantes, subproductos, etc.). Algunos de estos ingredientes se caracterizan por tener una actividad fitasa endógena nada despreciable (Eeckout and De Paepe, 1994) que, en general, no se ha tenido en cuenta, pero que puede verse afectada en los procesos de granulación. Por otro lado, los efectos beneficiosos de la adición de fitasa a las dietas parecen ser, en ocasiones, más importantes en los aumentos de consumo y mejores índices de conversión que en los derivados de la propia liberación del fósforo, es decir, en los llamados “side effects”, (básicamente, mejora de parámetros productivos, del valor de energía de las dietas, de la utilización de diversos minerales, y de la proteína), aunque existe una gran controversia en algunos de estos efectos. Existen muy pocos estudios sobre el papel de la fibra y otros hidratos de carbono en la actuación de estos enzima (interacción positiva o negativa).

Modelización de la evolución del depósito proteico en ganado porcino en el período de engorde. Efecto del régimen alimentario, sexo y condiciones ambientalessobre la eficiencia y producción de residuos

Las aptitudes genéticas de los genotipos porcinos actuales han cambiado considerablemente durante los últimos años. La eficiencia en la capacidad para el depósito de carne magra ha aumentado considerablemente. Los aportes alimentarios deben por lo tanto adaptarse a las necesidades nutricionales de dichos animales. El potencial productivo de los animales varía en función de condicionantes genéticos ( tipo genético), fisiológicos ( sexo), ambientales ( Tª, densidad), nutricionales ( composición de las dietas y tipos de dietas), sanitarios ,etc. Sus características productivas, y sus necesidades nutricionales, evolucionan con el tiempo ( edad y/o peso ) de forma no lineal , existiendo óptimos biológico-técnicos variables en cada sistema de producción ( granja-mercado) que determinan unos máximos márgenes económicos ( y/o ambientales). Dentro de cada línea es necesario considerar el efecto sexo . Las necesidades de un macho, una hembra o un castrado son muy distintas. Las necesidades nutricionales de los animales dependen también del peso y/o edad del cerdo de engorde. La alimentación debe variar tanto en cantidad como en calidad a lo largo del engorde usando programas de alimentación por fases. Esta técnica es especialmente interesante desde el punto de vista medioambiental ya que permite la reducción de la excreción de nitrógeno y fósforo contribuyendo a la reducción de residuos por Kg. de carne.

Modelización de la evolución del depósito proteico en ganado porcino en el período de engorde. Efecto del régimen alimentario, sexo y condiciones ambientalessobre la eficiencia y producción de residuos

Las aptitudes genéticas de los genotipos porcinos actuales han cambiado considerablemente durante los últimos años. La eficiencia en la capacidad para el depósito de carne magra ha aumentado considerablemente. Los aportes alimentarios deben por lo tanto adaptarse a las necesidades nutricionales de dichos animales. El potencial productivo de los animales varía en función de condicionantes genéticos ( tipo genético), fisiológicos ( sexo), ambientales ( Tª, densidad), nutricionales ( composición de las dietas y tipos de dietas), sanitarios ,etc. Sus características productivas, y sus necesidades nutricionales, evolucionan con el tiempo ( edad y/o peso ) de forma no lineal , existiendo óptimos biológico-técnicos variables en cada sistema de producción ( granja-mercado) que determinan unos máximos márgenes económicos ( y/o ambientales). Dentro de cada línea es necesario considerar el efecto sexo . Las necesidades de un macho, una hembra o un castrado son muy distintas. Las necesidades nutricionales de los animales dependen también del peso y/o edad del cerdo de engorde. La alimentación debe variar tanto en cantidad como en calidad a lo largo del engorde usando programas de alimentación por fases. Esta técnica es especialmente interesante desde el punto de vista medioambiental ya que permite la reducción de la excreción de nitrógeno y fósforo contribuyendo a la reducción de residuos por Kg. de carne.

Eliminació simultània de fòsfor i nitrogen en aigües residuals, utilitzant microorganismes DPAO en un reactor discontinu seqüencial (SBR)

En aquest estudi es realitzà eliminació biològica simultània de fòsfor i nitrogen en un Reactor Discontinu Seqüencial (SBR), el qual conté una biomassa enriquida amb Organismes Desnitrificadors Acumuladors de Fòsfor (DPAO) que utilitzen com a única font de carboni l’àcid propiònic i com acceptors d’electrons: nitrit en la fase anòxica i oxigen en l’aeròbica. L’SBR opera amb cicle de 8 h alternant fase anaeròbica, anòxica i aeròbica. El seguiment del sistema es realitzà mitjançant mesures on-line (titrimetria) i off-line (quantificació d’àcid propiònic, nitrit i fòsfor), utilitzant l’HPLC per quantificar l’àcid propiònic i cromatografia iònica per les mesures de nitrit i fòsfor. Amb aquest sistema es pretén augmentar la captació de fòsfor en la fase anòxica fet que s’aconseguí realitzant diferents canvis al reactor per tal de maximitzar el consum de nitrit en aquesta fase, ja fos allargant el temps de fase o augmentant la concentració de biomassa. Aquest experiment ha suposat un augment de la captació de fòsfor (33 mg P-PO4 3-/L), de l’eliminació neta de fòsfor (17 mg P-PO4 3-/L) i de consum de nitrit (27 mg N-NO2-). Per altra banda, es pretenia veure els efectes a curt termini de l’eliminació de la fase aeròbica a partir del seguiment de 2 cicle puntuals i d’un cicle de 32 h sense fase aeròbica. En ambdós casos s’aconseguí una eliminació neta de fòsfor.

Desarrollo y aplicación de estrategias de control avanzado en procesos biológicos de tratamiento de efluentes contaminados

En este proyecto se ha desarrollado estrategias de control avanzadas para plantas de depuración de aguas residuales urbanas que eliminan conjuntamente materia orgánica, nitrógeno y fósforo. Las estrategias se han basado en el estudio multivariable del comportamiento del sistema, que ha producido subsidios para la utilización de lazos de control feedforward, de control predictivo y de un control de costes que automáticamente enviaba las consignas más adecuadas para los controladores de proceso. Para el desarrollo de las estrategias, se ha creado un sistema virtual de simulación (simulador) de plantas de depuradoras, basado en datos de literatura. Para el caso de una planta real, se ha desarrollado un simulador de la planta de Manresa (Catalunya). Sin embargo, el sistema de Manresa se ha utilizado exclusivamente para auxiliar los ingenieros de la planta en la tomada de decisiones de cambio de configuración para que la eliminación de fósforo se dé por la ruta biológica y no por la ruta química. La implementación de los simuladores ha permitido hacer muchas pruebas que en una planta real demandarían mucho tiempo y consumirían muchos recursos energéticos y financieros. Las estrategias de control más elaboradas han podido ahorrar hasta 150.000,00 Euros por año en relación a la operación de la planta sin el control automático. Cuanto a los estudios del modelo de la planta real, se concluyó que la eliminación biológica de fósforo puede sustituir el actual proceso químico de eliminación de fósforo, bajando los costes operacionales (costes del agente precipitante).

Factores Asociados a Deficiencia de Vitamina D y a Niveles Elevados de PTH en Pacientes con Infección VIH Atendidos en Barcelona

Estudi transversal de pacients VIH en els que es va determinar colecalciferol (25-OH- Vit.D3) i PTH, excloint a pacients amb insuficiència renal, hepàtica i nivells plasmàtics anormals de calci i/o fósfor Es van incloure 566 pacients, amb una exposició a tenofovir del 56,4%. La prevalència de vitamina D insuficient va der del 71,2% i la deficiència del 39,6% . La PTH es va determinar en 228 casos, presentant nivells elevats 86 d’ells (37,7%). Els factors de risc ajustats de deficiència de vitamina D van ser, ésser de raza no blanca i la morbilitat psiquiàtrica, essent la lipoatròfia, un factor protector. Els factors de risc independents de nivells elevats de PTH van ser: Vitamina D&12 ng/ml: OR: 2,14 (IC95%: 1,19-3,82, p: 0,01) i l’ exposició a tenofovir: OR: 3,55 (IC95%: 1,62-7,7, p: 0,002).

Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Comparació de tres reactors discontinus seqüencials (SBR) amb diferents condicions operacionals

La producció de biopolímers (polihidroxialcanoats (PHA) i substàncies polimèriques extracel·lulars (EPS)) a nivell industrial, resulta una nova àrea d’investigació que recull diverses disciplines, entre elles les Ciències Ambientals. Aquest projecte final de carrera amb el títol: “Producció de biopolímers amb cultius bacterians mixtes”, s’ha desenvolupat sota la supervisió de la directora de projecte Dra. María Eugenia Suárez Ojeda del Departament d’Enginyeria Química de la Universitat Autònoma de Barcelona (UAB) i s’ha dut a terme per l’estudiant Jordi Pérez i Forner de la Llicenciatura de Ciències Ambientals, Facultat de Ciències de la UAB, en el Departament d’Enginyeria Química de la mateixa universitat. L’objectiu d’aquest projecte ha estat produir biopolímers simultàniament amb l’eliminació de fòsfor i matèria orgànica en aigües residuals per obtenir un residu final amb un alt valor afegit. Aquests biopolímers reuneixen les característiques necessàries per a poder competir amb els plàstics convencionals i així, reduir l’elevat consum del petroli i la generació de residus no biodegradables. En aquest projecte s’ha dut a terme la posta en marxa d’un reactor discontinu seqüencial (SBR) per a l’acumulació de biopolímers amb cultius bacterians mixtes. Diferents investigadors han estudiat que aquests tipus de cultius bacterians arriben a nivells de fins el 53-97% [Pijuan et al., 2009] de contingut de biopolímers a la biomassa, sometent als microorganismes a diferents situacions d’estrés ja sigui per dèficit de nutrients o per variacions en les fases de feast-famine (festí-fam). Durant el projecte, s’ha realitzat el monitoratge del reactor alimentat amb una aigua sintètica, elaborada en el laboratori, amb les característiques d’un aigua residual provinent de la industria làctica. S’ha sotmès als microorganismes a diferents condicions operacionals, una d’elles amb limitació de fòsfor com a nutrient i una tercera condició amb una variació a les fases feast-famine. D’altra banda, com a segon objectiu, s’ha analitzat el contingut de biopolímers a la biomassa de dos SBRs més, del grup de recerca Bio-GLS del Departament d’Enginyeria Química de la UAB, alimentats amb diferents fonts de carboni, glicerol i àcids grassos de cadena llarga (AGCLL), per observar les influències que té el tipus de substrat en l’acumulació de biopolímers. Els resultats obtinguts en la primera part d’aquest projecte han estat similars als resultats d’altres investigadors [Pijuan et al., 2009; Guerrero et al., 2012]. S’ha determinat que sotmetre als microorganismes a situacions d’estrés té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers. També s’ha observat com al mateix temps que acumulaven aquests compostos, els microorganismes desenvolupaven la seva tasca de depurar l’aigua residual, obtenint al final del cicle una aigua amb un baix contingut en matèria orgànica i altres contaminants com amoni i fòsfor, en aquest cas. En la segona part del projecte, s’ha observat com el tipus de substrat té un efecte directe pel que fa a l’acumulació de biopolímers i també a l’activitat metabòlica dels microorganismes. Per tant, s’ha conclòs que la producció de biopolímers mitjançant la depuració d’aigües residuals es una via d’investigació molt prometedora pel que fa als resultats obtinguts. Alhora que es tracta un residu, s’obté una producte residual amb un alt valor afegit que pot ser utilitzat per la producció de bioplàstics 100% biodegradables.

Phosphorous and nitrogen changes in compost-amended schist soils in vineyards in the D.O. Priorat wine-producing area (NE Spain)

The impact, on nitrogen and phosphorous dynamics, of applying compost at different rates was investigated in soils developed on schist in new terraced vineyards (NTV) and in undisturbed areas (NC). Repacked soil columns amended with 0 (control), 50 t ha –1 (T1) and 100 t ha–1 (T2) of compost were studied under laboratory conditions simulating both situations. The columns were maintained for 1 year, during which time a total of 300 mm of simulated rainfall was applied in ten 30 mm applications. Soil organic matter (OM), nitrogen and phosphorous contents were analysed at the end of the study period and leachates were analysed after each simulated rainfall event. Significant differences in nitrate leaching were observed between the control and the treated soils and these differences were greater in the NC (control = 1.368 g, T1 = 1.526 g and T2 = 1.686 g) than in the NTV soils (control = 0.61 g, T1 = = 1.068 g and T2 = 1.283 g). The relative effect was greater in the NTV soils (T1/control = 1.11 vs. 1.75 and T2/control = 1.23 vs. 2.1 for NC and NTV, respectively). The nitrate concentration in the leached water reached up to 400 mg L–1, which implied a risk of groundwater pollution. Phosphorous losses through leaching were very low with concentrations of < 0.15 mg L–1, without any significant differences between treatments. The phosphorous concentrations in the surface horizon increased by 50.8% in T1 and by 66.8% in T2 in the NC soils, compared with increases of 20.3% and 38%, respectively, in the NTV soils. Due to the high infiltration capacity of the study soils, leaching effects must be considered in order to prevent groundwater pollution.

Hydrology, light and the use of organic and inorganic materials as structuring factors of biological communities in Mediterranean streams

Hydrological disturbances, light availability and nutrients are the most relevant factors determining the structure of the biological communities in Mediterranean rivers. While some hydrological disturbances are able to induce catastrophic effects, which may cause a complete reset in physical and biological conditions, continued enrichment or changes in light availability are factors leading to the progressive shift in the communities of autotrophs and heterotrophs in the systems. Primary production in Mediterranean streams shows relevant seasonal changes which mainly follows the variations in light availability. In most forested streams, the algal community is shade-adapted. Nutrient enrichment (especially phosphorus) leads to marked increases in primary production, but this increase is not lineal and there is a saturation of algal biomass even in the most enriched systems. The heterotrophs (bacteria, fungi) are related to the pattern of DOC availability (which most depends on the seasonal discharge and leaf fall dynamics) and to the available substrata in the stream. It has been repeatedly observed that shorttime increases of extracellular enzyme activities are related to the accumulation of autochthonous (algal) and/or allochthonous (leaves) organic matter on the streambed during spring and summer, this being more remarkable in dry than in wetter years. Flow reduction favours detritus concentration in pools, and the subsequent increase in the density and biomass of the macroinvertebrate community. In Mediterranean streams collectors are accounting for the highest density and biomass, this being more remarkable in the least permanent systems, in accordance with the effect of floods on the organic matter availability. Nutrients, through the effect on the primary producers, also affect the trophic food web in the streams by favouring the predominance of grazers