Ammonium and phosphate removal using batch laboratory cultures by microalgae and cyanobacteria isolated from Costa Rica water bodies

Abstract

This research analyzed three green microalgae (Scenedesmus sp., Chlamydomonas sp., and Chlorella sp.) and two cyanobacteria (Synechocystis sp. as unicellular strain and Nostoc sp. as filamentous strain) native from Costa Rica to remove high concentrations of ammonium and phosphate. Cultures were exposed for 120 h to initial concentrations of 70 mgL-1 ammonium and 9 mgL-1 phosphate, under constant light intensity of 60 µmol m-2s-1. Chlorella sp. showed the highest growth rate, followed by Chlamydomonas sp. and the cyanobacteria Nostoc sp. In contrast, Scenedesmus sp. and Synechocystis sp. cultures grew less than the other ones. The highest percentage of ammonium removal was achieved with Chlorella sp. followed by Chlamydomonas sp. and Synechocystis sp., then Scenedesmus sp. and Nostoc sp. Microalgae removed totally the initial phosphate concentration within 72 h, while cyanobacteria Synechocystis sp. and Nostoc sp. removed phosphate partially. These microorganisms are promising for wastewater reclamation.

La presente investigación utilizó las microalgas Scenedesmus sp,. Chlamydomonas sp. y Chlorella sp. y las cianobacterias Synechocystis sp. y Nostoc sp. nativas de Costa Rica, con el propósito de analizar la capacidad de remoción de amonio y fosfato. Las cepas se colocaron en medio de cultivo sintético, con concentraciones iniciales de amonio de 70 mgL-1 y fosfato de 9 mgL-1. El cultivo se realizó durante 120 h, con luz constante a una intensidad de 60 µmol m-2s-1. Se cuantificaron las siguientes variables cada 24 h en todos los cultivos: a) la tasa de crecimiento (µ), b) productividad (mgL-1h-1), c) concentración de amonio y fosfato. La microalga Chlorella sp. presentó la mayor tasa de crecimiento, luego Chlamydomonas sp. y la cianobacteria Nostoc sp. Los cultivos Scenedesmus sp. y Synechocystis sp. presentaron un menor crecimiento. La mayor remoción de nitrógeno se presentò en Chlorella sp., seguida por Chlamydomonas sp. y Synechosystis sp., Scenedesmus sp. y Nostoc sp. El fosfato se removió en forma total por las microalgas antes de las 72 h, mientras que en Synechocystis sp. y Nostoc sp. fue removido parcialmente. El estudio indica potenciales aplicaciones especialmente de la microalga Chlorella sp. en la remoción de amonio y fosfato en aguas residuales urbanas