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“Utilización de Enterobacterias y Pseudomonas sp para la
Degradación de Hidrocarburos”
Vilchis Valencia X, Espinoza Castillo M. y Ruiz Pardo C.
RESUMEN
El uso desmedido de petróleo y sus derivados ha incrementado la contaminación de suelos y aguas, ocasionando un gran desequilibrio en el ecosistema,
impactando de manera negativa al entorno ecológico, esto ha creado la necesidad de implementar alternativas descontaminantes, siendo la biorremediación
una de ellas. Existe un gran número de microorganismos utilizados para la biorremediación quienes transforman compuestos complejos a otros más
solubles e inestables mediante la acción de monooxigenasas y dioxigenasas. Entre estas bacterias están, Pseudomonas aeruginosa y algunos géneros
de la familia Enterobacteriaceae. Por lo anterior, el objetivo de este trabajo es exponer la capacidad que tienen estas bacterias para utilizar hidrocarburos y
la relación de éstas con la degradación in situ. Se utilizaron mezclas de parafinas y alcanos para ser degradadas por Pseudomonas aeruginosa,
Klebsiella pneumoniae y Escherichia coli y una muestra con mezcla de microorganismos. Se utilizó un medio mineral preenriquecido que contenía
Na2HPO4, KH2PO4, de NaCl, NH4Cl, y MgSO4.7H2O, a una concentración 1M y 100 µl/l de CaCl2 1M, líquido y otro con agar. A cada uno, se adicionó como
sustrato, de forma individual: ciclododecano, parafina líquida de C12-24, y otra parafina líquida pero con una cantidad de carbonos desconocida. En todos
los casos en que se utilizó medio sólido, las bacterias se desarrollaron de manera vigorosa, en un periodo de tiempo de 24 horas, demostrándose así que
las bacterias utilizadas poseen las enzimas requeridas para la degradación de los sustratos probados.
OBJETIVO
Determinar la capacidad de bacterias del tracto entérico y de patógenos
ubicuos como Pseudomonas para utilizar hidrocarburos como única fuente de
carbono y energía, y la relación de esta con la degradación in situ.
ANTECEDENTES
Existe un gran número de microorganismos utilizados para la biorremediación en
donde, por medio de la degradación microbiana y utilizando estrategias como la
bioestimulación y bioaumento de microorganismos nativos se logra transformar
compuestos complejos a otros más solubles e inestables mediante la acción de
monooxigenasas y dioxigenasas; obteniendo biomasa + CO2 + H2O para rutas
aeróbicas mientras que para rutas anaerobias se observa la producción de
Biomasa + CO2+ (N2, Mn2+, S2+, Fe2+, CH4).
Entre estas bacterias están algunos géneros de la familia Enterobacteriaceae,
diseminados ampliamente naturaleza y a los cuales es fácil de acceder y aislar.
La degradación de hidrocarburos por bacterias comienza por la introducción de
oxigeno en la molécula con una oxigenasa, que requiere una inversión de
energía en forma de NAD(P)H y oxigeno elemental, el hidrocarburo se oxida
mediante dos electrones como NADH. Los productos de las reacciones de
oxigenación están más disponibles, son los productos fácilmente atacados en
posteriores reacciones de deshidrogenación. Los hidrocarburos aromáticos
también son biodegradables en ausencia de oxígeno.
Otra de las alternativas ecológicas utilizadas en la actualidad es la producción de
biocombustibles, posee ciertas ventajas como la transformación de residuos en
un recurso útil y renovable a partir de productos orgánicos.
Biodegradación
microbiana de
hidrocarburos.
Manipulación de
bacterias.
Tecnologías de
remediación. Métodos
químicos de remediación.
Métodos biológicos:
biorreactores y biofiltros.
MATERIALES Y MÉTODOS
Experimento preliminar
Medio mineral
Agar + parafina
Experimento Final
RESULTADOS Y DISCUSIÓN
En el experimento preliminar tras el desarrollo en el medio sólido se
encontró un desarrollo vigoroso de colonias grandes, redondas y gruesas
para cada una de las cepas, el color del medio se observó alterado
únicamente por Pseudomonas aeruginosa por la segregación de
pigmentos de piocianina, piorrubina y fluoresceína encontrando una
coloración verdosa típica. El frotis de la muestra de agua reveló el
desarrollo predominante de bacilos gram (+), bacilos gram (-) y cocos gram
(-). Para el medio líquido la falta de aereación intervino en la degradación
de hidrocarburos en el metabolismo aerobio de las bacterias provocando
que las reacciones metabólicas no se llevaran a cabo.
Para el experimento final obtuvimos desarrollo de colonias transparentes y
pequeñas; no se aprecio el viraje a verde por Pseudomonas aeruginosa
aun tras la incubación de dos días, sin embargo a mayor tiempo de
incubación las concentraciones de piocianina aumentan formando
pigmentación verde.
El uso de microorganismos como herramienta descontaminante haciendo
uso de sus capacidades metabólicas, es hoy en día la opción más
amigable y efectiva, pues permite eliminar xenobióticos en lapsos de
tiempo mucho menores que los que tomarían los procesos naturales, sin
necesidad de infraestructura de ningún tipo y con un impacto ambiental
colateral casi nulo.
De forma secundaria, la producción de energía renovable a partir de la
degradación microbiana emerge de forma singular con el uso de reactores
biológicos, consiguiendo un menor costo comparado a reactores
tradicionales.
CONCLUSIÓN
Se comprobó que bacterias tales como: K. pneumoniae, E. coli y
Pseudomonas aeruginosa pueden ser utilizadas para la degradación de
hidrocarburos alifáticos y cíclicos para la producción de compuestos menos
tóxicos, utilizando enzimas especializadas. Del mismo modo, se determinó
que estas bacterias con un inóculo de 100 μL, 1x108 UFC/ml pueden
degradar los sustratos utilizados a las concentraciones de 500 μL/l, 1000
μL/l y 1500 μL/l.
REFERENCIAS
Gómez R. S.E ,Gutiérrez B.D.C, 2008. Factores Bióticos y Abióticos que condicionan la
biorremediación por Pseudomonas en suelos contaminados por hidrocarburos. Nova Vol VI:101-112
Cuéllar G.G.,Mesta A.M. 2004. degradación de parafinas por Pseudomonas aeruginosa MGP-1
Investigación Universitaria multidisciplinaria n°3.ENCB.IPN
Cárdenas C., Araujo I.2009. Biorremediación in vitro de suelos contaminados con hidrocarburos
utilizando bacterias autóctonas. Centro de Investigaciones del Agua. Zulia Vnezuela.