Influence of Bioaugmentation of Bacillus subtilis, B. amyloliquefaciens, Pseudomonas aeruginosa on the Efficiency of Food Waste Composting

Cover Page

Cite item

Full Text

Open Access Open Access
Restricted Access Access granted
Restricted Access Subscription Access

Abstract

The use of inoculum containing autochthonous compost microorganisms Bacillus subtilis, B. amyloliquefaciens, Pseudomonas aeruginosa allowed to enhance biodegradation of food waste during composting. The survival of the introduced microorganisms was verified by classical microbiological and molecular biological methods. The introduction extended the high-temperature stage by 4 days, prevented acidification of the medium, increased organic matter degradation and moisture evaporation, resulting in a 51% reduction in waste weight in two weeks. Introduced P. aeruginosa appeared to play a key role in the initial stage and was not detected after increasing the temperature to 60C.

Full Text

Restricted Access

About the authors

V. V. Mironov

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Author for correspondence.
Email: 7390530@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

A. A. Shchelushkina

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Email: 7390530@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

V. V. Ostrikova

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Email: 7390530@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

A. A. Klyukina

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Email: 7390530@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

A. V. Vanteeva

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Email: 7390530@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

I. A. Moldon

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Email: 7390530@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

V. G. Zhukov

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Email: 7390530@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

I. B. Kotova

Moscow State University

Email: 7390530@gmail.com

биологический факультет

Russian Federation, Moscow, 119991

Yu. A. Nikolaev

Winogradsky Institute of Microbiology, Research Center of Biotechnology, Russian Academy of Sciences

Email: 7390530@gmail.com
Russian Federation, Moscow, 119071

References

  1. Awasthi M.K., Pandey A.K., Bundela P.S., Khan J. Co-composting of organic fraction of municipal solid waste mixed with different bulking waste: characterization of physicochemical parameters and microbial enzymatic dynamic // Bioresour. Technol. 2015. V. 182. P. 200–207.
  2. Ballardo C., Barrena R., Artola A., Sánchez A. A novel strategy for producing compost with enhanced biopesticide properties through solid-state fermentation of biowaste and inoculation with Bacillus thuringiensis // Waste Manage. 2017. V. 70. P. 53–58.
  3. Bhattacharya A., Pletschke B. Thermophilic Bacilli and their enzymes in composting // Composting for sustainable agriculture. 2014. V. 3. P. 103–124.
  4. Chang Y., Zhou K., Yang T., Zhao X., Li R., Li J., Xu S., Feng Z., Ding X., Zhang L., Shi X., Su J., Li J., Wei Y. Bacillus licheniformis inoculation promoted humification process for kitchen waste composting: Organic components transformation and bacterial metabolic mechanism // Environmental Research. 2023. V. 237. № 2. P. 15.
  5. Gibello A., Vela A.I., Martín M., Mengs G., Alonso P.Z., Garbi C., Fernández-Garayzábal J.F. Pseudomonas composti sp. nov., isolated from compost samples // Int. J. Syst. Evol. Microbiol. 2011. V. 61. P. 2962–2966.
  6. Grgić D.K., Domanovac M.V., Domanovac T. et al. Influence of Bacillus subtilis and Pseudomonas aeruginosa BSW and clinoptilolite addition on the biowaste composting process // Arab. J. Sci. Eng. 2019. V. 44. P. 5399–5409.
  7. Lei F., Gheynst J.S.V. The effect of microbial inoculation and pH on microbial community structure changes during composting // Process Biochem. 2000. V. 35. P. 923–929.
  8. Li C., Li H., Yao T., Su M., Ran F., Han B., Li J. Microbial inoculation influences bacterial community succession and physicochemical characteristics during pig manure composting with corn straw // Bioresour. Technol. 2019. V. 289. Art. 121653.
  9. Mironov V., Vanteeva A., Merkel A. Microbiological activity during co-composting of food and agricultural waste for soil amendment // Agronomy. 2021. V. 11. Art. 928.
  10. Moreno J., López-González J.A., Arcos-Nievas M.A., Suárez-Estrella F., Jurado M.M., Estrella-González M.J., López M.J. Revisiting the succession of microbial populations throughout composting: a matter of thermotolerance // Sci. Total Environ. 2021. V. 773. Art. 145587.
  11. Nakasaki K., Araya S., Mimoto H. Inoculation of Pichia kudriavzevii RB1 degrades the organic acids present in raw compost material and accelerates composting // Bioresour. Technol. 2013. V. 144. P. 521–528.
  12. Niu J., Li X. Effects of microbial inoculation with different indigenous Bacillus species on physicochemical characteristics and bacterial succession during short-term composting // Fermentation. 2022. V. 8. Art. 152.
  13. Sharma P., Melkania U. Effect of bioaugmentation on hydrogen production from organic fraction of municipal solid waste // Int. J. Hydrogen Energy. 2018. V. 43. P. 7290–7298.
  14. Song C., Li M., Qi H., Zhang Y., Liu D., Xia X., Pan H., Xi B. Impact of anti-acidification microbial consortium on carbohydrate metabolism of key microbes during food waste composting // Bioresour. Technol. 2018. V. 259. P. 1–9.
  15. Tyagi M., da Fonseca M.M.R., de Carvalho C.C.C.R. Bioaugmentation and biostimulation strategies to improve the effectiveness of bioremediation processes // Biodegradation. 2010. V. 22. P. 231–241.
  16. Wan L., Wang X., Cong C., Li J., Xu Y., Li X., Hou F. Effect of inoculating microorganisms in chicken manure composting with maize straw // Bioresour. Technol. 2020. V. 301. Art. 122730.
  17. Xi B., Zhang G., Liu H. Process kinetics of inoculation composting of municipal solid waste // J. Hazard. Mater. 2005. V. 124. P. 165–172.
  18. Zhong B., An X., An W., Xiao X., Li H., Xia X., Zhang Q. Effect of bioaugmentation on lignocellulose degradation and antibiotic resistance genes removal during biogas residues composting // Bioresour. Technol. 2021. V. 340. Art. 125742.

Supplementary files

Supplementary Files
Action
1. JATS XML
Download
2. Fig. 1. Dynamics of changes in the composting conditions of the substrate with bioaugmentation (B) and the control substrate (K): a — substrate temperature (T), ambient temperature (Tn); b — pH; c-oxygen consumption (O2); d — loss of dry matter (mK, mB) and humidity (wK, wB) (the error bars represent the average value ± standard deviation).

Download (247KB)
Indexing metadata

Copyright (c) 2024 Russian Academy of Sciences

Согласие на обработку персональных данных с помощью сервиса «Яндекс.Метрика»

1. Я (далее – «Пользователь» или «Субъект персональных данных»), осуществляя использование сайта https://journals.rcsi.science/ (далее – «Сайт»), подтверждая свою полную дееспособность даю согласие на обработку персональных данных с использованием средств автоматизации Оператору - федеральному государственному бюджетному учреждению «Российский центр научной информации» (РЦНИ), далее – «Оператор», расположенному по адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А, со следующими условиями.

2. Категории обрабатываемых данных: файлы «cookies» (куки-файлы). Файлы «cookie» – это небольшой текстовый файл, который веб-сервер может хранить в браузере Пользователя. Данные файлы веб-сервер загружает на устройство Пользователя при посещении им Сайта. При каждом следующем посещении Пользователем Сайта «cookie» файлы отправляются на Сайт Оператора. Данные файлы позволяют Сайту распознавать устройство Пользователя. Содержимое такого файла может как относиться, так и не относиться к персональным данным, в зависимости от того, содержит ли такой файл персональные данные или содержит обезличенные технические данные.

3. Цель обработки персональных данных: анализ пользовательской активности с помощью сервиса «Яндекс.Метрика».

4. Категории субъектов персональных данных: все Пользователи Сайта, которые дали согласие на обработку файлов «cookie».

5. Способы обработки: сбор, запись, систематизация, накопление, хранение, уточнение (обновление, изменение), извлечение, использование, передача (доступ, предоставление), блокирование, удаление, уничтожение персональных данных.

6. Срок обработки и хранения: до получения от Субъекта персональных данных требования о прекращении обработки/отзыва согласия.

7. Способ отзыва: заявление об отзыве в письменном виде путём его направления на адрес электронной почты Оператора: info@rcsi.science или путем письменного обращения по юридическому адресу: 119991, г. Москва, Ленинский просп., д.32А

8. Субъект персональных данных вправе запретить своему оборудованию прием этих данных или ограничить прием этих данных. При отказе от получения таких данных или при ограничении приема данных некоторые функции Сайта могут работать некорректно. Субъект персональных данных обязуется сам настроить свое оборудование таким способом, чтобы оно обеспечивало адекватный его желаниям режим работы и уровень защиты данных файлов «cookie», Оператор не предоставляет технологических и правовых консультаций на темы подобного характера.

9. Порядок уничтожения персональных данных при достижении цели их обработки или при наступлении иных законных оснований определяется Оператором в соответствии с законодательством Российской Федерации.

10. Я согласен/согласна квалифицировать в качестве своей простой электронной подписи под настоящим Согласием и под Политикой обработки персональных данных выполнение мною следующего действия на сайте: https://journals.rcsi.science/ нажатие мною на интерфейсе с текстом: «Сайт использует сервис «Яндекс.Метрика» (который использует файлы «cookie») на элемент с текстом «Принять и продолжить».