Rodríguez-Ledesma y González-Barbosa (2012)

DEPURACIÓN DEL AGUA RESIDUAL DE LA INDUSTRIA TEXTIL POR SU COMUNIDAD BACTERIANA

1José Antonio Rodríguez Ledesma y 2M, en C. Ricardo González Barbosa

1Departamento de Ciencias Ambientales. División de Ciencias de la Vida. UG jarl2585@hotmail.com

2Departamento de Ciencias Ambientales. División de Ciencias de la Vida. UG gonzalezbarric@gmail.com.

RESUMEN

La problemática ambiental necesita alternativas biológicas para mitigar la contaminación en los ecosistemas. La utilización de la biotecnología microbiana es eficiente para la depuración del agua textil. En Irapuato se ha desarrollado en gran medida el ramo industrial. Esta investigación esta enfocada al estudio del aislamiento de microorganismos que ayuden a reducir el colorante del agua textil. Se aislaron un total de ocho bacterias, de las cuales cuatro mostraron una disminución, mientras que las otras cuatro mostraron un aumento del colorante. El pH se mantuvo constante a 6.99. Lo cual nos indicó hacer un escrutinio de microorganismos que fueran capaces de depurar esta agua. Se aislaron 10 hongos del Río Lerma, de los cuales cuatro (C14, C19, C20 y C23), de los cuales tres mostraron una reducción del colorante hasta en un 86%. Por lo que podemos concluir que los microorganismos son una buena herramienta para este fin.

PALABRAS CLAVE

Depuración, agua Industrial textil, Absorbancia, pH, DNA

INTRODUCCIÓN

El crecimiento de la población va en aumento día a día, por lo cual ha incrementado la demanda de productos para consumo humano. Esto tiene como consecuencias la producción de grandes masas de contaminantes prevenientes del proceso de la manufactura de productos que afectan las aguas y el suelo. En el suelo estos contaminantes pueden cambiar su estructura y propiedades fisicoquímicas (pH, contenido de materia orgánica), así como en el ecosistema [1]. Lo anterior genera una pérdida de biodiversidad, la erosión y salinización del suelo [2]. En el caso del agua estos contaminantes producen cambios en la demanda biológica de oxígeno (DBO) y la demanda química de oxígeno (DQO) y en el pH [1]. Podemos mencionar los procesos de producción de las empresas textiles, que generan un volumen considerado de agua con gran cantidad de colorante afectando los ecosistemas acuáticos ya que al entrar en contacto con el medio ambiente y al degradarse produce aminas las cuales son mutagénicas y cancerígenas [2].Existen métodos químicos para flocular el colorante textil, sin embargo, es importante implementar nuevas alternativas biológicas para contrarrestar esta contaminación. Los microorganismos son una buena fuente biotecnológica para los procesos de biorremediación, tanto de agua como de suelo, donde la comunidad microbiológica están directamente en contacto con los agentes contaminantes [4,5]. Investigaciones realizadas han demostrado la eficacia de como los

1

Rodríguez-Ledesma y González-Barbosa (2012)

microorganismos ayudan a la depuración de e agua que desecha la industria textil, lo cual ha sido muy eficiente dando buenos resultados [1]. Nuestro proyecto de investigación esta basado en la búsqueda de alternativas biológicas para mitigar la contaminación ambiental del agua textil, la cual esta afectando los ecosistemas acuáticos. En este trabajo tenemos como hipótesis que las cepas aisladas e identificadas sean capaces de reducir el colorante presente en el efluente de una industria textil de Irapuato, Gto. Para cual nos planteamos el siguiente objetivo general: Aislamiento de microorganismos presentes del contenedor del agua de una industria textil de Irapuato, Gto y hacer un escrutinio de cepas capaces de reducir el colorante del efluente textil, así como identificar molecularmente los microorganismos que sean capaces de reducir el colorante.

MATERIALES Y MÉTODOS

La muestra de agua se tomó directamente del efluente de la industria textil utilizando recipientes de plástico con tapa hermética; se almacenaron a 4°C hasta su uso. Las bacterias aisladas del contenedor de la industria textil se cultivaron en medio sólido de Luria Bertani (LB), hasta obtener cepas puras, posteriormente se inocularon estas cepas en LB líquido para los otros ensayos y se incubaron a 37°C por 12 horas con agitación. Para los ensayos de reducción del colorante se esterilizaron 35 ml del agua textil en matraces de 250 ml, en los cuales se inocularon 50 µl del crecimiento bacteriano de 12 h, las cuales se incubaron a 37°C por 12 a 14 horas con agitación.Se toman alícuotas del agua textil inicial para medir el pH en un potenciómetro (Scholar 425), antes y después de esterilizar, así como después de crecimiento de las bacterias, de las mismas muestras se determinó la absorbencia a 660nm en un espectrofotómetro (Jenwar 6305). Se determinó de las bacterias aisladas de tinción de Gram con cristal violeta, lugol, alcohol-acetona y la safranina para saber su morfología. Para hacer el escrutinio microbiano capaz de reducir el colorante del agua textil, se muestreo agua y suelo del Río Lerma, de los cuales se aislaron diez hongos y se cultivaron, hasta obtener cepas puras en medio de cultivo sólido de Agar Papa Dextrosa (PDA) a pH 4.5, estos hongos se cultivaron en el agua textil estéril como se describe para las bacterias, solo que a 28°C por tres días. Del medio de cultivo PDA se tomó una muestra con cinta Adhesiva (Kristal) y se puso con azul de algodón en un portaobjeto y se colocó encima un cubreobjeto para observar las características morfológicas al microscopio.La extracción del DNA se hizo por medio de Hai-Rong Cheng y Ning Jiang (2006) en el cual se utilizaron los reguladores STE (NaCl 100 mM, Tris-HCl 10 mM, EDTA 1 mM), TE (Tris-HCl 10 mM, EDTA 1 mM) y fenol-cloroformolLa reacción en cadena de la polimerasa (PCR) se determinó con las condiciones de la tabla 1 y 2, con oligonucleótidos para amplificar una pare del gen 16S de bacterias. Los productos obtenidos tanto del DNA como al fragmento de amplificación se les realizaron una electroforesis horizontal en un gel de agarosa al 1% y se uso el Bromuro de etidio como colorante para observar las bandas de DNA.

2

Tabla 2. Condiciones de temperatura para la PCR.

Tabla 1. Condiciones de la PCR

Rodríguez-Ledesma y González-Barbosa (2012)

RESULTADOS Y DISCUSIÓN

En nuestra investigación logramos aislar ocho bacterias directamente del contenedor de una industria textil de Irapuato, Gto.(fig. 1).

Cuatro de las cepas bacterianas resultaron ser bacilos Gram positivos, tres bacilos Gram negativos y un coco Gram negativo.El agua textil sin esterilizar tuvo un pH de 6.99, al ser esterilizada cambio a un pH a 8.5 en promedio y al crecer a los microorganismos en el agua el pH promedio fue de 8.08 (Tabla 3). La absorbencia (ABS) del agua textil se determinó a 660nm, Por lo que se determinó ABS del agua textil inicial sin esterilizar, estéril y después de crecer las bacterias (Tabla 3). Las bacterias aisladas del contenedor de la industria textil no lograron reducir el colorante y tres de ellas oxidaron el colorante del agua. De las ocho bacterias que se extrajo el DNA se obtuvo un buen resultado de cuatro de ellas, probablemente por el comportamiento que tuvieron en su crecimiento (Fig. 4).Se logró amplificar por PCR el DNA de las cuatro bacterias obteniendo un fragmento de aproximadamente 850 pb con oligonucleótidos del gen 16S para bacterias (Fig. 5). El cual se mandará secuenciar al LANGEBIO (por falta de tiempo no obtuvimos la identidad de la secuencia).De los microorganismos que se aislaron del Rio Lerma se lograron aislar diez hongos de suelo y agua, los cuales se sometieron a un escrutinio para la reducción del colorante del agua textil, obteniendo cuatro cepas capaces de reducir hasta el 86% (Fig.2).

Se observaron las características morfológicas de los hongos de interés. Todos presentan micelio septado y tres de ellos presentaron estructuras reproductoras (Tabla 4).

3

Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.

Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos.

Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.Fig. 1 Bacterias aisladas del contenedor de la industria textil.

Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos. Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos. Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos. Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos. Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos. Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos. Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos. Figura 2. Reducción del colorante del agua textil por hongos.

Rodríguez-Ledesma y González-Barbosa (2012)

Tabla 3. Resultados de las bacterias presentes en el efluente de la industria textil de Irapuato, Gto.

Bacterias Gram Forma de la bacteria

pH del agua textil

pH del agua textil

estéril

pH del agua del

crecimiento

bacteriano

ABS 660nm

del control

ABS 660 nm

% de Depuración

IC1-C3B - Bacilo 6.99 8.56 8.15 1.183 0.595 50

IC2-C3A + Bacilo 6.99 8.53 8.02 1.183 2.216 -IC3-C2A + Bacilo 6.99 8.5 8.15 1.183 2.128 -IC4-C3A1 - Bacilo 6.99 8.61 8.07 1.183 O.521 56

IC5-C1B1 + Bacilo 6.99 8.54 8.06 1.183 0.672 43.2IC6-C1B - Bacilo 6.99 8.49 8.03 1.183 1.57 -IC7-C1A - Coco 6.99 8.52 8.05 1.183 0.906 23.4

IC8-C1A1 + Bacilo 6.99 8.57 8.07 1.183 0.94 20.5

Se obtuvieron tres bacterias que aumentaban la coloración del agua textil, por lo cual se necesita hacer unas diluciones para ajustar la absorbancia (Fig. 3).

Fig. 3. Aumento de la ABS por tres bacterias

Tabla 4 Características morfológicas de los hongos aislados del Rio Lerma y resultados de la reducción del colorante agua textil.

Hongo morfología del hongo

pH del agua textil

pH del control del agua textil esteril

pH del agua textil + agar

pH del agua textil + hongo

ABS del control 660nm.

ABS del control + agar 660nm.

ABS de las muestras660 nm

% de Depuración

C14 Apariencia de sucesión basipeta

6.99 8.41 8.42 7.5 0.8 0.78 0.239 69

C19Apariencia de sucesión basifuga

6.99 8.41 8.42 7 0.8 0.78 0.372 52

C20 Forma de dictiospora 6.99 8.41 8.42 7.7 0.8 0.78 0.106 86

C23Forma de hifas con septos

6.99 8.41 8.42 7.9 0.8 0.78 0.679 13

4

C19

C14

C20

C23

Rodríguez-Ledesma y González-Barbosa (2012)

CONCLUSIONES

Los microorganismos presentes del contenedor de la industria textil no fueron capaces de reducir el colorante del agua, por lo que es necesario seguir con la búsqueda de microorganismos para la depuración del contaminante. La biotecnología microbiana es una buena herramienta para la reducción del colorante, ya que los hongos aislados del Río Lerma mostraron ser una buena alternativa para la depuración del agua textil.AGRADECIMIENTOSAgradezco a la profesora Ma. Teresa Vieyra H. por su apoyo incondicional en el desarrollo, preparación y formación académica, al profesor Ricardo Gonzales Barbosa por brindarme la oportunidad de participar en el verano de investigación como su asesorado, a la Universidad de Guanajuato la cual me ha otorgado sus instalaciones para la realización de mis proyectos, a mis compañeros de trabajo Ma. Candelaria Guerrero Rangel, Daniel Soto Rangel que han sido de gran ayuda en la realización de muchos experimentosREFERENCIAS

1.- Shaul G.M., Holdsworth T. J., Demmpsey C.R. and Dostal K. A. Fate of water soluble azo dyes in the activated sludge process. Chemosphere, 22, 107-119. 1991.

2.- Stolz A. Basic and applied aspects in the microbial degradation of azo dyes. Applied Microbiology Biotechnology, 56, 69-80. 2001.

3.- Pagga U. and Brown D. The degradation of dyestuffs: Part II, Behaviour of dyestuffs in aerobic biodegradation test. Chemosphere, 15, 479-491. 1986.

4.- Pascual y Duran. 1997. Los hongos, algas y liquenes. Espana: FAPA Ediciones.

5.- Bargagli R, Borghini F, Bravi F, Arnorelli F. 2002. Biodiversity of epiphitic lichensand air pollution in the town of Siena (central Italy). In: EnvironmentalPollution, Vol.116 (1) 123-128.6.-Cardona y colaboradores, (2009); Degradación de colorantes industriales con hongos ligninolíticos; Revista Facultad de Ingeniería Universidad de Antioquia, núm. 48, junio, 2009, pp. 27-37.

7.-Garcés y colaboradores, (2005); Degradación de aguas residuales de la industria textil por medio de fotocatálisis; Revista Lasallista de Investigación, enero-junio, año/vol. 2, número 001.

5

IC1

IC2

IC4

IC7

IC1IC2IC3IC4IC5IC6IC7IC8

1517 pb

850 pb

500 pb

Figura 4. DNA bacteriano Figura 5. PCR bacteriano

Rodríguez-Ledesma y González-Barbosa (2012)

8.-Sosa y colaboradores; Remoción anaerobia de colorantes azo de aguas residualesTextiles utilizando biopelículas generadas en Opuntia imbricata como soporte; Facultad de Ciencias Química, Universidad Autónoma de Coahuila.

9.-Melgoza y Buitrón, (2005); Biodegradación del Colorante Azo Azul Disperso 79 en un Reactor Discontinuo Secuencial Bajo Ambientes Anaerobios/Aerobios; Revista CENIC Ciencias Biológicas, Vol. 36, No. Especial, 2005

10.-Melgoza y De la Cruz; Tratamiento de un efluente textil por medio de un biofiltro discontinuo secuenciado anaerobio/aerobio; Centro de Investigación en Ingeniería y Ciencias Aplicadas /Facultad de Ciencias Químicas e Ingeniería, Universidad Autónoma del Estado de Morelos.

11.-Peña y Tobón, (2006); Remolición del color de lodos provenientes de la industria Textil por aspergillus sp; REVISTA Universidad EAFIT Vol. 42. No. 142. 2006. pp. 88-94

12.-Salazar y colaboradores, (2009); Tratamiento de aguas residuales textiles mediante un biorreactor de membrana; Ingeniería y desarrollo, Núm. 26, julio-diciembre, 2009, pp. 83-99.

13.- Hai-Rong Cheng & Ning Jiang, (2006); Extremely rapid extraction of DNA from bacteria and yeasts, Biotechnology Letters (2006) 28: 55–59

6