Development of efficient bioflocculants by exploring the microbial diversity of South African Eastern Cape Province for Novel Bioflocculants

Hovedmålet med dette prosjektet har vært å isolere bakterier med evnen til å produsere høyfrekvente flokkuleringsmidler fra de marine miljøene i Øst-Cape-provinsen Sør-Afrika Disse bakterieutskillende flokkulantene, også kjent som bioflokkulanter, er miljøvennlige og derfor svært ønskelige til bruk i rensing av drikkevann og behandling av spillvann. Flere ulike bakterier har blitt identifisert og karakterisert i dette prosjektet. Den bakterien som er mest karakterisert er Bacillus spp AEMREGG7 (se artikkel <>. Fordelene med bruk av bioflokkulanter i vann- og avløpsbehandlinger ble fremhevet i publikasjonen: <>. Det har også blitt publisert en populærvitenskapelig artikkel i Forskning.no : <>. Bioflokkulanter har variable effektivitetsgrad, dvs. deres evne til å binde partikler i vann varierer. Et delmål har vært å karakterisere effektiviteten til flokkulantene produsert av de forskjellige bakteriene. Flokkulanten produsert av Bacillus spp AEMREGG7 har høy flokkuleringsaktivitet. Det er publisert 3 artikler om dette: (1) <> (2) <> (3) <>. Forskerne har også forsøkt å forstå de molekylære mekanismene bak bakteriell flokkulantproduksjon, da dette vil danne grunnlag for manipulering av bakterier for å styrke bærekraftig produksjon av bioflokkulanter av høy kvalitet. Ideen og prinsippet bak dette ble presentert under konferansen 2nd International Congress on Bacteriology and Infectious Diseases November 17-19, 2014 Chicago, USA. Vi hadde også som målsetning å identifisere metabolske veier av flokkeringsproduksjonen ved hjelp av en komparativ proteomikk-analyse. Hittil har denne studien ikke gitt klare resultater. Hel-genom-sekvensering av miljøbakterie-isolatene kreves for å kunne gjøre en omfattende analyse av metabolske veier av bakteriell flokkuleringsproduksjon. Et alternativ var å bruke relaterte bakteriearter hvis sekvenser er tilgjengelige i den offentlige databasen, men denne tilnærmingen gir ikke det beste resultatet. I tillegg var det interessant å se på hvordan bioflokkulant-produserende bakterier påvirkes av agrobaserte kjemikalier, som glyfosat og AMPA. Glyfosat og dets nedbrytningsprodukt AMPA blir introdusert i miljøet når glyfosat brukes som ugressmiddel for å drepe ugress i åkeren. Fordi bakteriene vil støte på varierende konsentrasjoner av glyfosat og AMPA i miljøet, er det viktig at vi undersøker hvordan bakterienes evne til å produsere flokkulanter, og kvaliteten på flokkulantene kan påvirkes av disse kjemikaliene. For å optimalisere prosessen, foretok vi først et studie av virkningen av glyfosat og AMPA på Escherichia coli og Enterococcus faecalis, som er bakterier som vanligvis brukes i miljøstudier. Foreløpige resultater fra denne undersøkelsen er nylig presentert på 3 internasjonale konferanser i Singapore og Nigeria: (1) <>. International Unions of Microbiological Societies (IUMS). July 17-21, 2017. Singapore; (2) <>. 30th BSN Annual International Conference, August 27-30, 2017, Minna, Nigeria; (3) <>. 3rd National Biosafety Conference, August 29, Abuja, Nigeria.

Flocculants may be synthetic or natural in origin, and can result in the fluffy mass formation of suspended particles. Flocculants are extensively applied in the treatment of wastewaters and other industrial effluents. They are also applied in the recover y of suspended solutes from solutions. Nonetheless, inorganic flocculants which includes the salts of poly-aluminium chloride and aluminium sulphate as well as the organic synthetic flocculants (poly-acryl amide and polyethylene amine) have been implicate d in various human health problems such as neurotoxicity, cancer and dementia. The organic synthetic flocculants are also non biodegradable hence, environmentally unfriendly. Bioflocculants are biodegradable, environmentally safe and non-toxic. Thus, they are currently preferred to synthetic flocculants in water and waste water treatments. Till date, the available bioflocculants exhibit low flocculation efficiency and high production cost, hence the continual search for bioflocculants with high efficiency and minimal cost. This project emphasizes the unique and diverse marine environments of Eastern Cape Province (ECP) of South Africa (SA) which has been underexplored as sources of novel bioflocculants. We have previously isolated and characterized bioflo cculant producers including actinobacteria from Algoa Bay, a marine environment of ECP. In this proposed project our thrust is to sample other marine environments of ECP for bioflocculant producers. In addition, we will identify proteins/genes and metabol ic pathways of bacteria bioflocculant Production -an approach which has not been previously applied in this area. The outcome of the project will have potential industrial application in addition to publications in high impact scientific journals. It will also facilitate training of 3 postgraduate female students from previously disadvantaged groups of SA; and promote a basis for a long-term mutually beneficial collaboration between the participating institutions