INFORME TEacuteCNICO DE LA OPCIOacuteN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DEPROYECTO DE INVESTIGACIOacuteN

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INSTITUTO POLITEacuteCNICO NACIONALUNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGIacuteA

AISLAMIENTO DE MICROORGANISMOS DEGRADADORES DE TEREFTALATO DE POLIETILENO (PET) EN MEDIO

AMBIENTE COMBINADO

QUE PARA OBTENER EL TIacuteTULO DEINGENIERO EN BIOTECNOLOGIacuteA

PRESENTAARCINIEGA CARREOacuteN ILSE YAZMIacuteN

Meacutexico D F Mayo 2008

DIRECTOR Dr CLAUDIO GARIBAY ORIJEL

INDICE

1Introduccioacuten5

2 Marco Teoacutericohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip621 Plaacutesticoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6211 Usos maacutes comuneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6212 Clasificacioacuten de los plaacutesticoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 622 PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7221 Propiedades del PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8222 Aplicacioneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8223 Proceso de Produccioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9224 Mercado Mundialhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11225 Reciclaje del PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11226 Contaminacioacuten por PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1223 Ciclo del Nitroacutegenohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12231 Desnitrificacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip133 Antecedenteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

4 Objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16

5 Justificacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

6 Metodologiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1861 Materiales y meacutetodoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19611 Muestreohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del mediohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del mediohelliphelliphelliphellip hellip20615 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelicohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20616 Crecimiento en placashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21618 Cuantificacioacuten de Nitratoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21619 Medio de cultivo con PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip226110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip22

7 Resultados y discusioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2471 Medios de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelicohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2472 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelicohelliphelliphelliphellip 2673 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2774 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio hellip28741 Cuantificacioacuten de nitratoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip2875 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placashelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip3076 Cuantificacioacuten por HPLChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31761 Cuantificacioacuten en los medios control pHhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31762 Cuantificacioacuten en los medios variando el sustratohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3277 Cuantificacioacuten por DQOhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34771 Degradacioacuten de polietilenglicolhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip34772 Degradacioacuten de PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

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8 Conclusioneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

9 Recomendacioneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

10 Iacutendice de figurashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip43

11 Iacutendice de tablas y graacuteficashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip44

12 Referencias helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip45

13 Anexo 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

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RESUMEN

El PET es un plaacutestico tiene una demanda muy alta la cantidad de plaacutesticos producidos ha aumentado dramaacuteticamente ocasionando que se acumule y se incremente la basura Por este tipo de productos se originan emisiones de CO2 cuando los desechos se queman contribuyendo al cambio climaacutetico y otros contaminantes atmosfeacutericos muy peligrosos para la salud y el medio ambiente La biodegradacioacuten de plaacutesticos es de suma importancia actualmente y la biotecnologiacutea trata de encontrar nuevos microorganismos y factores que ayuden en degradar los plaacutesticos para acelerar el proceso La biodegradacioacuten de PET fue realizada con microorganismos que consumen los precursores del PET es decir Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Las muestras para aislar los microorganismos se eligieron de acuerdo a los lugares donde la concentracioacuten de residuos por PET es alta como en los desechos sanitarios

Los microorganismos fueron incubados en medios de cultivos que conteniacutean como sustrato principal el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol estos medios se incubaron a temperatura ambiente y con agitacioacuten (120 RPM) El crecimiento de los microorganismo fue observado en el microscopio cada que se realizaba una resiembra Los microorganismos que se observaron teniacutean una morfologiacutea de hongos filamentos y bacterias bacilos gram (-) y cocos gram (+) Un intereacutes particular del experimento era determinar si un ambiente desnitrificante puede afectar la degradacioacuten de los precursores por lo que fueron realizados ensayos de cuantificacioacuten de nitratos donde la concentracioacuten disminuye conforme pasa el tiempo Nuestros datos sugieren que los microorganismos que han crecido en los medios son desnitrificantes

Fue utilizada la teacutecnica de HPLC para determinar el porcentaje de degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico se determinoacute que los microorganismos degradan el precursor a pH aacutecido y un tiempo de 20 diacuteas La degradacioacuten de polietilenglicol se determinara con DQO La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar ya que el meacutetodo que se utilizoacute no fue el adecuado para la medicioacuten se utilizaran en trabajos posteriores otras meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos utilizan los precursores como fuente de carbono

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1 INTRODUCCIOacuteN

El Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno (PET) es un poliacutemero plaacutestico con alto grado de cristalinidad y es termoplaacutestico en su comportamiento lo cual lo hace apto para ser transformado mediante procesos de extrusioacuten inyeccioacuten inyeccioacuten-soplado y termoformado Es duro y resistente al desgaste

El PET presenta una demanda creciente en todo el mundo Tiene diversas aplicaciones pero la maacutes importante en para fabricar envases para bebidas El refresco en botella de PET representa el producto prototipo de nuestra cultura Fast-Food en un mundo globalizado En Meacutexico es la bebida maacutes versaacutetil desde el desayuno hasta la cena De la suma de las 90 empresas mexicanas de envases de PET se producen 738000 toneladas de envases por antildeo y el crecimiento de la demanda anual es de 13 En Meacutexico el consumo de PET alcanza los 72 kilogramos por persona por antildeo33

Los residuos de envases representan un 25-30 de los residuos soacutelidos municipales generados en el contexto mundial42 Una botella de PET tarda maacutes de 50 antildeos en degradarse dentro de un tiradero Y en el proceso de reciclaje se pierde casi un 60 de PET Esto causa la necesidad de buscar soluciones para disminuir la contaminacioacuten provocada por el PET33

La biorremediacioacuten se utiliza actualmente para disminuir los problemas de contaminacioacuten Estas teacutecnicas podriacutean ser uacutetiles para la degradacioacuten de PET Buscar un microorganismo capaz de degradar el PET es el objetivo de este trabajo Si se encuentra un microorganismo degradador de PET el nivel de contaminacioacuten causado por los envases disminuiraacute Es posible encontrar un microorganismo si este degrada los precursores del PET La degradacioacuten se llevariacutea acabo porque la composicioacuten del plaacutestico no es indiferente al metabolismo del microorganismo

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2 MARCO TEORICO21 PlaacutesticosLos plaacutesticos son sustancias que estaacuten formadas por poliacutemeros orgaacutenicos Los materiales polimeacutericos estaacuten basados en grandes moleacuteculas con enlaces covalentes y formados por la unioacuten de muchas unidades simples

En 1869 John Wesley Wyatt descubrioacute el celuloide no obstante los plaacutesticos no tuvieron una gran repercusioacuten sobre la industria en el antildeo 1907 el Dr Leo Baekeland patenta el procedimiento de obtencioacuten de una resina fabricada a partir de fenol y formaldehiacutedo Su descubrimiento estimuloacute la buacutesqueda de otros plaacutesticos y dio lugar a una industria que ha llegado a ser una de las diez mayores de EEUU29

211 Usos maacutes comunes

bull Aplicaciones en el sector industrial y de consumo (envoltoacuterios bolsas de basura etc) bull Construccioacuten cantildeeriacuteas de PVC espumas aislantes de poliestireno etc bull Industrias varias piezas de motores carroceriacuteas juguetes maletas artiacuteculos deportivos fibras

textiles etc

212 Clasificacioacuten de los Plaacutesticos

Los poliacutemeros se clasifican en funcioacuten de sus propiedades fiacutesicas en varios tipos Termoplaacutesticos estos poliacutemeros requieren calor para ser conformados y tras el enfriamiento mantienen la forma Plaacutesticos

termoestables son materiales que no pueden ser refundidos o re-procesados ya que al ser calentados se endurecen y degradan o descomponen Elastoacutemeros (o gomas) son materiales polimeacutericos que a temperatura ambiente se alargan mucho elaacutesticamente bajo una pequentildea tensioacuten (o esfuerzo) y por tanto recuperan raacutepidamente la forma original cuando cesa el esfuerzo De acuerdo a los plaacutesticos maacutes utilizados se les ha asignado un nuacutemero de identificacioacuten internacional (Tabla 1)

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Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados

Nombre Abreviatura(opcional)

Coacutedigo de identificacioacuten

Polietilentereftalato PET o PETE 1Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE 2Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V 3Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE 4

Polipropileno PP 5Poliestireno PS 6

Otros Otros 7

(El coacutedigo de Identificacioacuten es adoptado en Meacutexico el 25 de Noviembre de 1999 en la NMX-E-232-SCFI-1999 basado en la identificacioacuten de Europa y paiacuteses de Ameacuterica)1829

22 PET (Polietileacuten tereftalato)

El PET es un tipo de materia prima plaacutestica derivada del petroacuteleo correspondiendo su foacutermula a la de un polieacutester aromaacutetico Su denominacioacuten teacutecnica es Polietileacutentereftalato o Politereftalato de etileno Empezoacute a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la produccioacuten de peliacuteculas

El PET pertenece al grupo de los materiales sinteacuteticos denominados polieacutesteres fue descubierto por los cientiacuteficos britaacutenicos Whinfield y Dickson en el antildeo 1941 quienes lo patentaron como poliacutemero para la fabricacioacuten de fibras En 1946 se empezoacute a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente En 1952 se comenzoacute a emplear en forma de peliacutecula para el envasamiento de alimentos Su principal aplicacioacuten fue en envases riacutegidos a partir de 1976 se utilizoacute para el embotellado de bebidas carbonatadas 3133

Es el poliacutemero para el cual los fabricantes de maacutequinas internacionales han dedicado el mayor esfuerzo teacutecnico y comercial Efectivamente los constructores han disentildeado equipos y liacuteneas completas perfectamente adaptadas a los paraacutemetros de transformacioacuten del PET cuya disponibilidad accesible a todos los embotelladores unida a la adecuada comercializacioacuten de la materia prima permitioacute la expansioacuten de su uso en todo el mundo8

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221 Propiedades del PET

bull Procesable por soplado inyeccioacuten extrusioacuten Apto para producir frascos botellas peliacuteculas laacuteminas planchas y piezas

bull Transparencia y brillo con efecto lupa bull Excelentes propiedades mecaacutenicas bull Barrera de los gases bull Biorientable-cristalizable bull Esteriliacutezable por gamma y oacutexido de etileno bull Liviano bull Favorece el ahorro de recursos en su produccioacuten y distribucioacuten (ahorro energeacutetico)bull Reciclable y con posibilidad de producir envases reutilizables29

222 Aplicaciones

En la actualidad se estaacuten abriendo cada vez maacutes campos de aplicacioacuten y se desarrollan botellas de PET de alta calidad y reducido peso entre sus aplicaciones maacutes importantes dentro de los siguientes sectores

a) Envase y Empaque Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolucioacuten de manera raacutepida de los envases por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente tambieacuten se desarrollan envases muy pequentildeos desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros La participacioacuten del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas agua purificada aceite conservas cosmeacuteticos detergentes productos quiacutemicos y productos farmaceacuteuticos32

b) Electro-electroacutenico Este segmento abarca diversos tipos de peliacuteculas y aplicaciones desde las peliacuteculas ultra delgadas para capacitores de un microacutemetro o menos hasta de 05 miliacutemetros utilizadas para aislamiento de motores Los capacitores tienen material dieleacutectrico una peliacutecula de PET empleada para telecomunicaciones y aparatos electroacutenicos entre otros

c) Fibras (telas tejidas cordeles etc) En la industria textil la fibra de polieacutester sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir

Debido a su resistencia el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas partes para cinturones hilos de costura y refuerzo de llantas Su baja elongacioacuten y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras Su resistencia quiacutemica permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales

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223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

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Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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INDICE

1Introduccioacuten5

2 Marco Teoacutericohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip621 Plaacutesticoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6211 Usos maacutes comuneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip6212 Clasificacioacuten de los plaacutesticoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 622 PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip7221 Propiedades del PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8222 Aplicacioneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip8223 Proceso de Produccioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip9224 Mercado Mundialhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11225 Reciclaje del PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip11226 Contaminacioacuten por PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 1223 Ciclo del Nitroacutegenohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip12231 Desnitrificacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip133 Antecedenteshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip14

4 Objetivoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip16

5 Justificacioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip17

6 Metodologiacuteahelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip1861 Materiales y meacutetodoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19611 Muestreohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHhelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip19613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del mediohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del mediohelliphelliphelliphellip hellip20615 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelicohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip20616 Crecimiento en placashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 20617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip21618 Cuantificacioacuten de Nitratoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 21619 Medio de cultivo con PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip226110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip22

7 Resultados y discusioacutenhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2471 Medios de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelicohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip2472 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelicohelliphelliphelliphellip 2673 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 2774 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio hellip28741 Cuantificacioacuten de nitratoshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip2875 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placashelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip3076 Cuantificacioacuten por HPLChelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 31761 Cuantificacioacuten en los medios control pHhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip31762 Cuantificacioacuten en los medios variando el sustratohelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip3277 Cuantificacioacuten por DQOhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip 34771 Degradacioacuten de polietilenglicolhelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip hellip34772 Degradacioacuten de PEThelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip36

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8 Conclusioneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

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13 Anexo 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

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RESUMEN

El PET es un plaacutestico tiene una demanda muy alta la cantidad de plaacutesticos producidos ha aumentado dramaacuteticamente ocasionando que se acumule y se incremente la basura Por este tipo de productos se originan emisiones de CO2 cuando los desechos se queman contribuyendo al cambio climaacutetico y otros contaminantes atmosfeacutericos muy peligrosos para la salud y el medio ambiente La biodegradacioacuten de plaacutesticos es de suma importancia actualmente y la biotecnologiacutea trata de encontrar nuevos microorganismos y factores que ayuden en degradar los plaacutesticos para acelerar el proceso La biodegradacioacuten de PET fue realizada con microorganismos que consumen los precursores del PET es decir Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Las muestras para aislar los microorganismos se eligieron de acuerdo a los lugares donde la concentracioacuten de residuos por PET es alta como en los desechos sanitarios

Los microorganismos fueron incubados en medios de cultivos que conteniacutean como sustrato principal el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol estos medios se incubaron a temperatura ambiente y con agitacioacuten (120 RPM) El crecimiento de los microorganismo fue observado en el microscopio cada que se realizaba una resiembra Los microorganismos que se observaron teniacutean una morfologiacutea de hongos filamentos y bacterias bacilos gram (-) y cocos gram (+) Un intereacutes particular del experimento era determinar si un ambiente desnitrificante puede afectar la degradacioacuten de los precursores por lo que fueron realizados ensayos de cuantificacioacuten de nitratos donde la concentracioacuten disminuye conforme pasa el tiempo Nuestros datos sugieren que los microorganismos que han crecido en los medios son desnitrificantes

Fue utilizada la teacutecnica de HPLC para determinar el porcentaje de degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico se determinoacute que los microorganismos degradan el precursor a pH aacutecido y un tiempo de 20 diacuteas La degradacioacuten de polietilenglicol se determinara con DQO La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar ya que el meacutetodo que se utilizoacute no fue el adecuado para la medicioacuten se utilizaran en trabajos posteriores otras meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos utilizan los precursores como fuente de carbono

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1 INTRODUCCIOacuteN

El Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno (PET) es un poliacutemero plaacutestico con alto grado de cristalinidad y es termoplaacutestico en su comportamiento lo cual lo hace apto para ser transformado mediante procesos de extrusioacuten inyeccioacuten inyeccioacuten-soplado y termoformado Es duro y resistente al desgaste

El PET presenta una demanda creciente en todo el mundo Tiene diversas aplicaciones pero la maacutes importante en para fabricar envases para bebidas El refresco en botella de PET representa el producto prototipo de nuestra cultura Fast-Food en un mundo globalizado En Meacutexico es la bebida maacutes versaacutetil desde el desayuno hasta la cena De la suma de las 90 empresas mexicanas de envases de PET se producen 738000 toneladas de envases por antildeo y el crecimiento de la demanda anual es de 13 En Meacutexico el consumo de PET alcanza los 72 kilogramos por persona por antildeo33

Los residuos de envases representan un 25-30 de los residuos soacutelidos municipales generados en el contexto mundial42 Una botella de PET tarda maacutes de 50 antildeos en degradarse dentro de un tiradero Y en el proceso de reciclaje se pierde casi un 60 de PET Esto causa la necesidad de buscar soluciones para disminuir la contaminacioacuten provocada por el PET33

La biorremediacioacuten se utiliza actualmente para disminuir los problemas de contaminacioacuten Estas teacutecnicas podriacutean ser uacutetiles para la degradacioacuten de PET Buscar un microorganismo capaz de degradar el PET es el objetivo de este trabajo Si se encuentra un microorganismo degradador de PET el nivel de contaminacioacuten causado por los envases disminuiraacute Es posible encontrar un microorganismo si este degrada los precursores del PET La degradacioacuten se llevariacutea acabo porque la composicioacuten del plaacutestico no es indiferente al metabolismo del microorganismo

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2 MARCO TEORICO21 PlaacutesticosLos plaacutesticos son sustancias que estaacuten formadas por poliacutemeros orgaacutenicos Los materiales polimeacutericos estaacuten basados en grandes moleacuteculas con enlaces covalentes y formados por la unioacuten de muchas unidades simples

En 1869 John Wesley Wyatt descubrioacute el celuloide no obstante los plaacutesticos no tuvieron una gran repercusioacuten sobre la industria en el antildeo 1907 el Dr Leo Baekeland patenta el procedimiento de obtencioacuten de una resina fabricada a partir de fenol y formaldehiacutedo Su descubrimiento estimuloacute la buacutesqueda de otros plaacutesticos y dio lugar a una industria que ha llegado a ser una de las diez mayores de EEUU29

211 Usos maacutes comunes

bull Aplicaciones en el sector industrial y de consumo (envoltoacuterios bolsas de basura etc) bull Construccioacuten cantildeeriacuteas de PVC espumas aislantes de poliestireno etc bull Industrias varias piezas de motores carroceriacuteas juguetes maletas artiacuteculos deportivos fibras

textiles etc

212 Clasificacioacuten de los Plaacutesticos

Los poliacutemeros se clasifican en funcioacuten de sus propiedades fiacutesicas en varios tipos Termoplaacutesticos estos poliacutemeros requieren calor para ser conformados y tras el enfriamiento mantienen la forma Plaacutesticos

termoestables son materiales que no pueden ser refundidos o re-procesados ya que al ser calentados se endurecen y degradan o descomponen Elastoacutemeros (o gomas) son materiales polimeacutericos que a temperatura ambiente se alargan mucho elaacutesticamente bajo una pequentildea tensioacuten (o esfuerzo) y por tanto recuperan raacutepidamente la forma original cuando cesa el esfuerzo De acuerdo a los plaacutesticos maacutes utilizados se les ha asignado un nuacutemero de identificacioacuten internacional (Tabla 1)

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Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados

Nombre Abreviatura(opcional)

Coacutedigo de identificacioacuten

Polietilentereftalato PET o PETE 1Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE 2Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V 3Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE 4

Polipropileno PP 5Poliestireno PS 6

Otros Otros 7

(El coacutedigo de Identificacioacuten es adoptado en Meacutexico el 25 de Noviembre de 1999 en la NMX-E-232-SCFI-1999 basado en la identificacioacuten de Europa y paiacuteses de Ameacuterica)1829

22 PET (Polietileacuten tereftalato)

El PET es un tipo de materia prima plaacutestica derivada del petroacuteleo correspondiendo su foacutermula a la de un polieacutester aromaacutetico Su denominacioacuten teacutecnica es Polietileacutentereftalato o Politereftalato de etileno Empezoacute a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la produccioacuten de peliacuteculas

El PET pertenece al grupo de los materiales sinteacuteticos denominados polieacutesteres fue descubierto por los cientiacuteficos britaacutenicos Whinfield y Dickson en el antildeo 1941 quienes lo patentaron como poliacutemero para la fabricacioacuten de fibras En 1946 se empezoacute a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente En 1952 se comenzoacute a emplear en forma de peliacutecula para el envasamiento de alimentos Su principal aplicacioacuten fue en envases riacutegidos a partir de 1976 se utilizoacute para el embotellado de bebidas carbonatadas 3133

Es el poliacutemero para el cual los fabricantes de maacutequinas internacionales han dedicado el mayor esfuerzo teacutecnico y comercial Efectivamente los constructores han disentildeado equipos y liacuteneas completas perfectamente adaptadas a los paraacutemetros de transformacioacuten del PET cuya disponibilidad accesible a todos los embotelladores unida a la adecuada comercializacioacuten de la materia prima permitioacute la expansioacuten de su uso en todo el mundo8

7

221 Propiedades del PET

bull Procesable por soplado inyeccioacuten extrusioacuten Apto para producir frascos botellas peliacuteculas laacuteminas planchas y piezas

bull Transparencia y brillo con efecto lupa bull Excelentes propiedades mecaacutenicas bull Barrera de los gases bull Biorientable-cristalizable bull Esteriliacutezable por gamma y oacutexido de etileno bull Liviano bull Favorece el ahorro de recursos en su produccioacuten y distribucioacuten (ahorro energeacutetico)bull Reciclable y con posibilidad de producir envases reutilizables29

222 Aplicaciones

En la actualidad se estaacuten abriendo cada vez maacutes campos de aplicacioacuten y se desarrollan botellas de PET de alta calidad y reducido peso entre sus aplicaciones maacutes importantes dentro de los siguientes sectores

a) Envase y Empaque Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolucioacuten de manera raacutepida de los envases por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente tambieacuten se desarrollan envases muy pequentildeos desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros La participacioacuten del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas agua purificada aceite conservas cosmeacuteticos detergentes productos quiacutemicos y productos farmaceacuteuticos32

b) Electro-electroacutenico Este segmento abarca diversos tipos de peliacuteculas y aplicaciones desde las peliacuteculas ultra delgadas para capacitores de un microacutemetro o menos hasta de 05 miliacutemetros utilizadas para aislamiento de motores Los capacitores tienen material dieleacutectrico una peliacutecula de PET empleada para telecomunicaciones y aparatos electroacutenicos entre otros

c) Fibras (telas tejidas cordeles etc) En la industria textil la fibra de polieacutester sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir

Debido a su resistencia el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas partes para cinturones hilos de costura y refuerzo de llantas Su baja elongacioacuten y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras Su resistencia quiacutemica permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales

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223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

9

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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8 Conclusioneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip38

9 Recomendacioneshelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip42

10 Iacutendice de figurashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip43

11 Iacutendice de tablas y graacuteficashelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip44

12 Referencias helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip45

13 Anexo 1helliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphelliphellip49

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RESUMEN

El PET es un plaacutestico tiene una demanda muy alta la cantidad de plaacutesticos producidos ha aumentado dramaacuteticamente ocasionando que se acumule y se incremente la basura Por este tipo de productos se originan emisiones de CO2 cuando los desechos se queman contribuyendo al cambio climaacutetico y otros contaminantes atmosfeacutericos muy peligrosos para la salud y el medio ambiente La biodegradacioacuten de plaacutesticos es de suma importancia actualmente y la biotecnologiacutea trata de encontrar nuevos microorganismos y factores que ayuden en degradar los plaacutesticos para acelerar el proceso La biodegradacioacuten de PET fue realizada con microorganismos que consumen los precursores del PET es decir Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Las muestras para aislar los microorganismos se eligieron de acuerdo a los lugares donde la concentracioacuten de residuos por PET es alta como en los desechos sanitarios

Los microorganismos fueron incubados en medios de cultivos que conteniacutean como sustrato principal el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol estos medios se incubaron a temperatura ambiente y con agitacioacuten (120 RPM) El crecimiento de los microorganismo fue observado en el microscopio cada que se realizaba una resiembra Los microorganismos que se observaron teniacutean una morfologiacutea de hongos filamentos y bacterias bacilos gram (-) y cocos gram (+) Un intereacutes particular del experimento era determinar si un ambiente desnitrificante puede afectar la degradacioacuten de los precursores por lo que fueron realizados ensayos de cuantificacioacuten de nitratos donde la concentracioacuten disminuye conforme pasa el tiempo Nuestros datos sugieren que los microorganismos que han crecido en los medios son desnitrificantes

Fue utilizada la teacutecnica de HPLC para determinar el porcentaje de degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico se determinoacute que los microorganismos degradan el precursor a pH aacutecido y un tiempo de 20 diacuteas La degradacioacuten de polietilenglicol se determinara con DQO La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar ya que el meacutetodo que se utilizoacute no fue el adecuado para la medicioacuten se utilizaran en trabajos posteriores otras meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos utilizan los precursores como fuente de carbono

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1 INTRODUCCIOacuteN

El Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno (PET) es un poliacutemero plaacutestico con alto grado de cristalinidad y es termoplaacutestico en su comportamiento lo cual lo hace apto para ser transformado mediante procesos de extrusioacuten inyeccioacuten inyeccioacuten-soplado y termoformado Es duro y resistente al desgaste

El PET presenta una demanda creciente en todo el mundo Tiene diversas aplicaciones pero la maacutes importante en para fabricar envases para bebidas El refresco en botella de PET representa el producto prototipo de nuestra cultura Fast-Food en un mundo globalizado En Meacutexico es la bebida maacutes versaacutetil desde el desayuno hasta la cena De la suma de las 90 empresas mexicanas de envases de PET se producen 738000 toneladas de envases por antildeo y el crecimiento de la demanda anual es de 13 En Meacutexico el consumo de PET alcanza los 72 kilogramos por persona por antildeo33

Los residuos de envases representan un 25-30 de los residuos soacutelidos municipales generados en el contexto mundial42 Una botella de PET tarda maacutes de 50 antildeos en degradarse dentro de un tiradero Y en el proceso de reciclaje se pierde casi un 60 de PET Esto causa la necesidad de buscar soluciones para disminuir la contaminacioacuten provocada por el PET33

La biorremediacioacuten se utiliza actualmente para disminuir los problemas de contaminacioacuten Estas teacutecnicas podriacutean ser uacutetiles para la degradacioacuten de PET Buscar un microorganismo capaz de degradar el PET es el objetivo de este trabajo Si se encuentra un microorganismo degradador de PET el nivel de contaminacioacuten causado por los envases disminuiraacute Es posible encontrar un microorganismo si este degrada los precursores del PET La degradacioacuten se llevariacutea acabo porque la composicioacuten del plaacutestico no es indiferente al metabolismo del microorganismo

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2 MARCO TEORICO21 PlaacutesticosLos plaacutesticos son sustancias que estaacuten formadas por poliacutemeros orgaacutenicos Los materiales polimeacutericos estaacuten basados en grandes moleacuteculas con enlaces covalentes y formados por la unioacuten de muchas unidades simples

En 1869 John Wesley Wyatt descubrioacute el celuloide no obstante los plaacutesticos no tuvieron una gran repercusioacuten sobre la industria en el antildeo 1907 el Dr Leo Baekeland patenta el procedimiento de obtencioacuten de una resina fabricada a partir de fenol y formaldehiacutedo Su descubrimiento estimuloacute la buacutesqueda de otros plaacutesticos y dio lugar a una industria que ha llegado a ser una de las diez mayores de EEUU29

211 Usos maacutes comunes

bull Aplicaciones en el sector industrial y de consumo (envoltoacuterios bolsas de basura etc) bull Construccioacuten cantildeeriacuteas de PVC espumas aislantes de poliestireno etc bull Industrias varias piezas de motores carroceriacuteas juguetes maletas artiacuteculos deportivos fibras

textiles etc

212 Clasificacioacuten de los Plaacutesticos

Los poliacutemeros se clasifican en funcioacuten de sus propiedades fiacutesicas en varios tipos Termoplaacutesticos estos poliacutemeros requieren calor para ser conformados y tras el enfriamiento mantienen la forma Plaacutesticos

termoestables son materiales que no pueden ser refundidos o re-procesados ya que al ser calentados se endurecen y degradan o descomponen Elastoacutemeros (o gomas) son materiales polimeacutericos que a temperatura ambiente se alargan mucho elaacutesticamente bajo una pequentildea tensioacuten (o esfuerzo) y por tanto recuperan raacutepidamente la forma original cuando cesa el esfuerzo De acuerdo a los plaacutesticos maacutes utilizados se les ha asignado un nuacutemero de identificacioacuten internacional (Tabla 1)

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Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados

Nombre Abreviatura(opcional)

Coacutedigo de identificacioacuten

Polietilentereftalato PET o PETE 1Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE 2Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V 3Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE 4

Polipropileno PP 5Poliestireno PS 6

Otros Otros 7

(El coacutedigo de Identificacioacuten es adoptado en Meacutexico el 25 de Noviembre de 1999 en la NMX-E-232-SCFI-1999 basado en la identificacioacuten de Europa y paiacuteses de Ameacuterica)1829

22 PET (Polietileacuten tereftalato)

El PET es un tipo de materia prima plaacutestica derivada del petroacuteleo correspondiendo su foacutermula a la de un polieacutester aromaacutetico Su denominacioacuten teacutecnica es Polietileacutentereftalato o Politereftalato de etileno Empezoacute a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la produccioacuten de peliacuteculas

El PET pertenece al grupo de los materiales sinteacuteticos denominados polieacutesteres fue descubierto por los cientiacuteficos britaacutenicos Whinfield y Dickson en el antildeo 1941 quienes lo patentaron como poliacutemero para la fabricacioacuten de fibras En 1946 se empezoacute a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente En 1952 se comenzoacute a emplear en forma de peliacutecula para el envasamiento de alimentos Su principal aplicacioacuten fue en envases riacutegidos a partir de 1976 se utilizoacute para el embotellado de bebidas carbonatadas 3133

Es el poliacutemero para el cual los fabricantes de maacutequinas internacionales han dedicado el mayor esfuerzo teacutecnico y comercial Efectivamente los constructores han disentildeado equipos y liacuteneas completas perfectamente adaptadas a los paraacutemetros de transformacioacuten del PET cuya disponibilidad accesible a todos los embotelladores unida a la adecuada comercializacioacuten de la materia prima permitioacute la expansioacuten de su uso en todo el mundo8

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221 Propiedades del PET

bull Procesable por soplado inyeccioacuten extrusioacuten Apto para producir frascos botellas peliacuteculas laacuteminas planchas y piezas

bull Transparencia y brillo con efecto lupa bull Excelentes propiedades mecaacutenicas bull Barrera de los gases bull Biorientable-cristalizable bull Esteriliacutezable por gamma y oacutexido de etileno bull Liviano bull Favorece el ahorro de recursos en su produccioacuten y distribucioacuten (ahorro energeacutetico)bull Reciclable y con posibilidad de producir envases reutilizables29

222 Aplicaciones

En la actualidad se estaacuten abriendo cada vez maacutes campos de aplicacioacuten y se desarrollan botellas de PET de alta calidad y reducido peso entre sus aplicaciones maacutes importantes dentro de los siguientes sectores

a) Envase y Empaque Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolucioacuten de manera raacutepida de los envases por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente tambieacuten se desarrollan envases muy pequentildeos desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros La participacioacuten del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas agua purificada aceite conservas cosmeacuteticos detergentes productos quiacutemicos y productos farmaceacuteuticos32

b) Electro-electroacutenico Este segmento abarca diversos tipos de peliacuteculas y aplicaciones desde las peliacuteculas ultra delgadas para capacitores de un microacutemetro o menos hasta de 05 miliacutemetros utilizadas para aislamiento de motores Los capacitores tienen material dieleacutectrico una peliacutecula de PET empleada para telecomunicaciones y aparatos electroacutenicos entre otros

c) Fibras (telas tejidas cordeles etc) En la industria textil la fibra de polieacutester sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir

Debido a su resistencia el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas partes para cinturones hilos de costura y refuerzo de llantas Su baja elongacioacuten y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras Su resistencia quiacutemica permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales

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223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

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Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

12

RESUMEN

El PET es un plaacutestico tiene una demanda muy alta la cantidad de plaacutesticos producidos ha aumentado dramaacuteticamente ocasionando que se acumule y se incremente la basura Por este tipo de productos se originan emisiones de CO2 cuando los desechos se queman contribuyendo al cambio climaacutetico y otros contaminantes atmosfeacutericos muy peligrosos para la salud y el medio ambiente La biodegradacioacuten de plaacutesticos es de suma importancia actualmente y la biotecnologiacutea trata de encontrar nuevos microorganismos y factores que ayuden en degradar los plaacutesticos para acelerar el proceso La biodegradacioacuten de PET fue realizada con microorganismos que consumen los precursores del PET es decir Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Las muestras para aislar los microorganismos se eligieron de acuerdo a los lugares donde la concentracioacuten de residuos por PET es alta como en los desechos sanitarios

Los microorganismos fueron incubados en medios de cultivos que conteniacutean como sustrato principal el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol estos medios se incubaron a temperatura ambiente y con agitacioacuten (120 RPM) El crecimiento de los microorganismo fue observado en el microscopio cada que se realizaba una resiembra Los microorganismos que se observaron teniacutean una morfologiacutea de hongos filamentos y bacterias bacilos gram (-) y cocos gram (+) Un intereacutes particular del experimento era determinar si un ambiente desnitrificante puede afectar la degradacioacuten de los precursores por lo que fueron realizados ensayos de cuantificacioacuten de nitratos donde la concentracioacuten disminuye conforme pasa el tiempo Nuestros datos sugieren que los microorganismos que han crecido en los medios son desnitrificantes

Fue utilizada la teacutecnica de HPLC para determinar el porcentaje de degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico se determinoacute que los microorganismos degradan el precursor a pH aacutecido y un tiempo de 20 diacuteas La degradacioacuten de polietilenglicol se determinara con DQO La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar ya que el meacutetodo que se utilizoacute no fue el adecuado para la medicioacuten se utilizaran en trabajos posteriores otras meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos utilizan los precursores como fuente de carbono

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1 INTRODUCCIOacuteN

El Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno (PET) es un poliacutemero plaacutestico con alto grado de cristalinidad y es termoplaacutestico en su comportamiento lo cual lo hace apto para ser transformado mediante procesos de extrusioacuten inyeccioacuten inyeccioacuten-soplado y termoformado Es duro y resistente al desgaste

El PET presenta una demanda creciente en todo el mundo Tiene diversas aplicaciones pero la maacutes importante en para fabricar envases para bebidas El refresco en botella de PET representa el producto prototipo de nuestra cultura Fast-Food en un mundo globalizado En Meacutexico es la bebida maacutes versaacutetil desde el desayuno hasta la cena De la suma de las 90 empresas mexicanas de envases de PET se producen 738000 toneladas de envases por antildeo y el crecimiento de la demanda anual es de 13 En Meacutexico el consumo de PET alcanza los 72 kilogramos por persona por antildeo33

Los residuos de envases representan un 25-30 de los residuos soacutelidos municipales generados en el contexto mundial42 Una botella de PET tarda maacutes de 50 antildeos en degradarse dentro de un tiradero Y en el proceso de reciclaje se pierde casi un 60 de PET Esto causa la necesidad de buscar soluciones para disminuir la contaminacioacuten provocada por el PET33

La biorremediacioacuten se utiliza actualmente para disminuir los problemas de contaminacioacuten Estas teacutecnicas podriacutean ser uacutetiles para la degradacioacuten de PET Buscar un microorganismo capaz de degradar el PET es el objetivo de este trabajo Si se encuentra un microorganismo degradador de PET el nivel de contaminacioacuten causado por los envases disminuiraacute Es posible encontrar un microorganismo si este degrada los precursores del PET La degradacioacuten se llevariacutea acabo porque la composicioacuten del plaacutestico no es indiferente al metabolismo del microorganismo

5

2 MARCO TEORICO21 PlaacutesticosLos plaacutesticos son sustancias que estaacuten formadas por poliacutemeros orgaacutenicos Los materiales polimeacutericos estaacuten basados en grandes moleacuteculas con enlaces covalentes y formados por la unioacuten de muchas unidades simples

En 1869 John Wesley Wyatt descubrioacute el celuloide no obstante los plaacutesticos no tuvieron una gran repercusioacuten sobre la industria en el antildeo 1907 el Dr Leo Baekeland patenta el procedimiento de obtencioacuten de una resina fabricada a partir de fenol y formaldehiacutedo Su descubrimiento estimuloacute la buacutesqueda de otros plaacutesticos y dio lugar a una industria que ha llegado a ser una de las diez mayores de EEUU29

211 Usos maacutes comunes

bull Aplicaciones en el sector industrial y de consumo (envoltoacuterios bolsas de basura etc) bull Construccioacuten cantildeeriacuteas de PVC espumas aislantes de poliestireno etc bull Industrias varias piezas de motores carroceriacuteas juguetes maletas artiacuteculos deportivos fibras

textiles etc

212 Clasificacioacuten de los Plaacutesticos

Los poliacutemeros se clasifican en funcioacuten de sus propiedades fiacutesicas en varios tipos Termoplaacutesticos estos poliacutemeros requieren calor para ser conformados y tras el enfriamiento mantienen la forma Plaacutesticos

termoestables son materiales que no pueden ser refundidos o re-procesados ya que al ser calentados se endurecen y degradan o descomponen Elastoacutemeros (o gomas) son materiales polimeacutericos que a temperatura ambiente se alargan mucho elaacutesticamente bajo una pequentildea tensioacuten (o esfuerzo) y por tanto recuperan raacutepidamente la forma original cuando cesa el esfuerzo De acuerdo a los plaacutesticos maacutes utilizados se les ha asignado un nuacutemero de identificacioacuten internacional (Tabla 1)

6

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados

Nombre Abreviatura(opcional)

Coacutedigo de identificacioacuten

Polietilentereftalato PET o PETE 1Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE 2Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V 3Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE 4

Polipropileno PP 5Poliestireno PS 6

Otros Otros 7

(El coacutedigo de Identificacioacuten es adoptado en Meacutexico el 25 de Noviembre de 1999 en la NMX-E-232-SCFI-1999 basado en la identificacioacuten de Europa y paiacuteses de Ameacuterica)1829

22 PET (Polietileacuten tereftalato)

El PET es un tipo de materia prima plaacutestica derivada del petroacuteleo correspondiendo su foacutermula a la de un polieacutester aromaacutetico Su denominacioacuten teacutecnica es Polietileacutentereftalato o Politereftalato de etileno Empezoacute a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la produccioacuten de peliacuteculas

El PET pertenece al grupo de los materiales sinteacuteticos denominados polieacutesteres fue descubierto por los cientiacuteficos britaacutenicos Whinfield y Dickson en el antildeo 1941 quienes lo patentaron como poliacutemero para la fabricacioacuten de fibras En 1946 se empezoacute a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente En 1952 se comenzoacute a emplear en forma de peliacutecula para el envasamiento de alimentos Su principal aplicacioacuten fue en envases riacutegidos a partir de 1976 se utilizoacute para el embotellado de bebidas carbonatadas 3133

Es el poliacutemero para el cual los fabricantes de maacutequinas internacionales han dedicado el mayor esfuerzo teacutecnico y comercial Efectivamente los constructores han disentildeado equipos y liacuteneas completas perfectamente adaptadas a los paraacutemetros de transformacioacuten del PET cuya disponibilidad accesible a todos los embotelladores unida a la adecuada comercializacioacuten de la materia prima permitioacute la expansioacuten de su uso en todo el mundo8

7

221 Propiedades del PET

bull Procesable por soplado inyeccioacuten extrusioacuten Apto para producir frascos botellas peliacuteculas laacuteminas planchas y piezas

bull Transparencia y brillo con efecto lupa bull Excelentes propiedades mecaacutenicas bull Barrera de los gases bull Biorientable-cristalizable bull Esteriliacutezable por gamma y oacutexido de etileno bull Liviano bull Favorece el ahorro de recursos en su produccioacuten y distribucioacuten (ahorro energeacutetico)bull Reciclable y con posibilidad de producir envases reutilizables29

222 Aplicaciones

En la actualidad se estaacuten abriendo cada vez maacutes campos de aplicacioacuten y se desarrollan botellas de PET de alta calidad y reducido peso entre sus aplicaciones maacutes importantes dentro de los siguientes sectores

a) Envase y Empaque Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolucioacuten de manera raacutepida de los envases por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente tambieacuten se desarrollan envases muy pequentildeos desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros La participacioacuten del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas agua purificada aceite conservas cosmeacuteticos detergentes productos quiacutemicos y productos farmaceacuteuticos32

b) Electro-electroacutenico Este segmento abarca diversos tipos de peliacuteculas y aplicaciones desde las peliacuteculas ultra delgadas para capacitores de un microacutemetro o menos hasta de 05 miliacutemetros utilizadas para aislamiento de motores Los capacitores tienen material dieleacutectrico una peliacutecula de PET empleada para telecomunicaciones y aparatos electroacutenicos entre otros

c) Fibras (telas tejidas cordeles etc) En la industria textil la fibra de polieacutester sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir

Debido a su resistencia el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas partes para cinturones hilos de costura y refuerzo de llantas Su baja elongacioacuten y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras Su resistencia quiacutemica permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales

8

223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

9

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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1 INTRODUCCIOacuteN

El Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno (PET) es un poliacutemero plaacutestico con alto grado de cristalinidad y es termoplaacutestico en su comportamiento lo cual lo hace apto para ser transformado mediante procesos de extrusioacuten inyeccioacuten inyeccioacuten-soplado y termoformado Es duro y resistente al desgaste

El PET presenta una demanda creciente en todo el mundo Tiene diversas aplicaciones pero la maacutes importante en para fabricar envases para bebidas El refresco en botella de PET representa el producto prototipo de nuestra cultura Fast-Food en un mundo globalizado En Meacutexico es la bebida maacutes versaacutetil desde el desayuno hasta la cena De la suma de las 90 empresas mexicanas de envases de PET se producen 738000 toneladas de envases por antildeo y el crecimiento de la demanda anual es de 13 En Meacutexico el consumo de PET alcanza los 72 kilogramos por persona por antildeo33

Los residuos de envases representan un 25-30 de los residuos soacutelidos municipales generados en el contexto mundial42 Una botella de PET tarda maacutes de 50 antildeos en degradarse dentro de un tiradero Y en el proceso de reciclaje se pierde casi un 60 de PET Esto causa la necesidad de buscar soluciones para disminuir la contaminacioacuten provocada por el PET33

La biorremediacioacuten se utiliza actualmente para disminuir los problemas de contaminacioacuten Estas teacutecnicas podriacutean ser uacutetiles para la degradacioacuten de PET Buscar un microorganismo capaz de degradar el PET es el objetivo de este trabajo Si se encuentra un microorganismo degradador de PET el nivel de contaminacioacuten causado por los envases disminuiraacute Es posible encontrar un microorganismo si este degrada los precursores del PET La degradacioacuten se llevariacutea acabo porque la composicioacuten del plaacutestico no es indiferente al metabolismo del microorganismo

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2 MARCO TEORICO21 PlaacutesticosLos plaacutesticos son sustancias que estaacuten formadas por poliacutemeros orgaacutenicos Los materiales polimeacutericos estaacuten basados en grandes moleacuteculas con enlaces covalentes y formados por la unioacuten de muchas unidades simples

En 1869 John Wesley Wyatt descubrioacute el celuloide no obstante los plaacutesticos no tuvieron una gran repercusioacuten sobre la industria en el antildeo 1907 el Dr Leo Baekeland patenta el procedimiento de obtencioacuten de una resina fabricada a partir de fenol y formaldehiacutedo Su descubrimiento estimuloacute la buacutesqueda de otros plaacutesticos y dio lugar a una industria que ha llegado a ser una de las diez mayores de EEUU29

211 Usos maacutes comunes

bull Aplicaciones en el sector industrial y de consumo (envoltoacuterios bolsas de basura etc) bull Construccioacuten cantildeeriacuteas de PVC espumas aislantes de poliestireno etc bull Industrias varias piezas de motores carroceriacuteas juguetes maletas artiacuteculos deportivos fibras

textiles etc

212 Clasificacioacuten de los Plaacutesticos

Los poliacutemeros se clasifican en funcioacuten de sus propiedades fiacutesicas en varios tipos Termoplaacutesticos estos poliacutemeros requieren calor para ser conformados y tras el enfriamiento mantienen la forma Plaacutesticos

termoestables son materiales que no pueden ser refundidos o re-procesados ya que al ser calentados se endurecen y degradan o descomponen Elastoacutemeros (o gomas) son materiales polimeacutericos que a temperatura ambiente se alargan mucho elaacutesticamente bajo una pequentildea tensioacuten (o esfuerzo) y por tanto recuperan raacutepidamente la forma original cuando cesa el esfuerzo De acuerdo a los plaacutesticos maacutes utilizados se les ha asignado un nuacutemero de identificacioacuten internacional (Tabla 1)

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Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados

Nombre Abreviatura(opcional)

Coacutedigo de identificacioacuten

Polietilentereftalato PET o PETE 1Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE 2Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V 3Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE 4

Polipropileno PP 5Poliestireno PS 6

Otros Otros 7

(El coacutedigo de Identificacioacuten es adoptado en Meacutexico el 25 de Noviembre de 1999 en la NMX-E-232-SCFI-1999 basado en la identificacioacuten de Europa y paiacuteses de Ameacuterica)1829

22 PET (Polietileacuten tereftalato)

El PET es un tipo de materia prima plaacutestica derivada del petroacuteleo correspondiendo su foacutermula a la de un polieacutester aromaacutetico Su denominacioacuten teacutecnica es Polietileacutentereftalato o Politereftalato de etileno Empezoacute a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la produccioacuten de peliacuteculas

El PET pertenece al grupo de los materiales sinteacuteticos denominados polieacutesteres fue descubierto por los cientiacuteficos britaacutenicos Whinfield y Dickson en el antildeo 1941 quienes lo patentaron como poliacutemero para la fabricacioacuten de fibras En 1946 se empezoacute a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente En 1952 se comenzoacute a emplear en forma de peliacutecula para el envasamiento de alimentos Su principal aplicacioacuten fue en envases riacutegidos a partir de 1976 se utilizoacute para el embotellado de bebidas carbonatadas 3133

Es el poliacutemero para el cual los fabricantes de maacutequinas internacionales han dedicado el mayor esfuerzo teacutecnico y comercial Efectivamente los constructores han disentildeado equipos y liacuteneas completas perfectamente adaptadas a los paraacutemetros de transformacioacuten del PET cuya disponibilidad accesible a todos los embotelladores unida a la adecuada comercializacioacuten de la materia prima permitioacute la expansioacuten de su uso en todo el mundo8

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221 Propiedades del PET

bull Procesable por soplado inyeccioacuten extrusioacuten Apto para producir frascos botellas peliacuteculas laacuteminas planchas y piezas

bull Transparencia y brillo con efecto lupa bull Excelentes propiedades mecaacutenicas bull Barrera de los gases bull Biorientable-cristalizable bull Esteriliacutezable por gamma y oacutexido de etileno bull Liviano bull Favorece el ahorro de recursos en su produccioacuten y distribucioacuten (ahorro energeacutetico)bull Reciclable y con posibilidad de producir envases reutilizables29

222 Aplicaciones

En la actualidad se estaacuten abriendo cada vez maacutes campos de aplicacioacuten y se desarrollan botellas de PET de alta calidad y reducido peso entre sus aplicaciones maacutes importantes dentro de los siguientes sectores

a) Envase y Empaque Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolucioacuten de manera raacutepida de los envases por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente tambieacuten se desarrollan envases muy pequentildeos desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros La participacioacuten del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas agua purificada aceite conservas cosmeacuteticos detergentes productos quiacutemicos y productos farmaceacuteuticos32

b) Electro-electroacutenico Este segmento abarca diversos tipos de peliacuteculas y aplicaciones desde las peliacuteculas ultra delgadas para capacitores de un microacutemetro o menos hasta de 05 miliacutemetros utilizadas para aislamiento de motores Los capacitores tienen material dieleacutectrico una peliacutecula de PET empleada para telecomunicaciones y aparatos electroacutenicos entre otros

c) Fibras (telas tejidas cordeles etc) En la industria textil la fibra de polieacutester sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir

Debido a su resistencia el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas partes para cinturones hilos de costura y refuerzo de llantas Su baja elongacioacuten y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras Su resistencia quiacutemica permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales

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223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

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Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

12

2 MARCO TEORICO21 PlaacutesticosLos plaacutesticos son sustancias que estaacuten formadas por poliacutemeros orgaacutenicos Los materiales polimeacutericos estaacuten basados en grandes moleacuteculas con enlaces covalentes y formados por la unioacuten de muchas unidades simples

En 1869 John Wesley Wyatt descubrioacute el celuloide no obstante los plaacutesticos no tuvieron una gran repercusioacuten sobre la industria en el antildeo 1907 el Dr Leo Baekeland patenta el procedimiento de obtencioacuten de una resina fabricada a partir de fenol y formaldehiacutedo Su descubrimiento estimuloacute la buacutesqueda de otros plaacutesticos y dio lugar a una industria que ha llegado a ser una de las diez mayores de EEUU29

211 Usos maacutes comunes

bull Aplicaciones en el sector industrial y de consumo (envoltoacuterios bolsas de basura etc) bull Construccioacuten cantildeeriacuteas de PVC espumas aislantes de poliestireno etc bull Industrias varias piezas de motores carroceriacuteas juguetes maletas artiacuteculos deportivos fibras

textiles etc

212 Clasificacioacuten de los Plaacutesticos

Los poliacutemeros se clasifican en funcioacuten de sus propiedades fiacutesicas en varios tipos Termoplaacutesticos estos poliacutemeros requieren calor para ser conformados y tras el enfriamiento mantienen la forma Plaacutesticos

termoestables son materiales que no pueden ser refundidos o re-procesados ya que al ser calentados se endurecen y degradan o descomponen Elastoacutemeros (o gomas) son materiales polimeacutericos que a temperatura ambiente se alargan mucho elaacutesticamente bajo una pequentildea tensioacuten (o esfuerzo) y por tanto recuperan raacutepidamente la forma original cuando cesa el esfuerzo De acuerdo a los plaacutesticos maacutes utilizados se les ha asignado un nuacutemero de identificacioacuten internacional (Tabla 1)

6

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados

Nombre Abreviatura(opcional)

Coacutedigo de identificacioacuten

Polietilentereftalato PET o PETE 1Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE 2Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V 3Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE 4

Polipropileno PP 5Poliestireno PS 6

Otros Otros 7

(El coacutedigo de Identificacioacuten es adoptado en Meacutexico el 25 de Noviembre de 1999 en la NMX-E-232-SCFI-1999 basado en la identificacioacuten de Europa y paiacuteses de Ameacuterica)1829

22 PET (Polietileacuten tereftalato)

El PET es un tipo de materia prima plaacutestica derivada del petroacuteleo correspondiendo su foacutermula a la de un polieacutester aromaacutetico Su denominacioacuten teacutecnica es Polietileacutentereftalato o Politereftalato de etileno Empezoacute a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la produccioacuten de peliacuteculas

El PET pertenece al grupo de los materiales sinteacuteticos denominados polieacutesteres fue descubierto por los cientiacuteficos britaacutenicos Whinfield y Dickson en el antildeo 1941 quienes lo patentaron como poliacutemero para la fabricacioacuten de fibras En 1946 se empezoacute a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente En 1952 se comenzoacute a emplear en forma de peliacutecula para el envasamiento de alimentos Su principal aplicacioacuten fue en envases riacutegidos a partir de 1976 se utilizoacute para el embotellado de bebidas carbonatadas 3133

Es el poliacutemero para el cual los fabricantes de maacutequinas internacionales han dedicado el mayor esfuerzo teacutecnico y comercial Efectivamente los constructores han disentildeado equipos y liacuteneas completas perfectamente adaptadas a los paraacutemetros de transformacioacuten del PET cuya disponibilidad accesible a todos los embotelladores unida a la adecuada comercializacioacuten de la materia prima permitioacute la expansioacuten de su uso en todo el mundo8

7

221 Propiedades del PET

bull Procesable por soplado inyeccioacuten extrusioacuten Apto para producir frascos botellas peliacuteculas laacuteminas planchas y piezas

bull Transparencia y brillo con efecto lupa bull Excelentes propiedades mecaacutenicas bull Barrera de los gases bull Biorientable-cristalizable bull Esteriliacutezable por gamma y oacutexido de etileno bull Liviano bull Favorece el ahorro de recursos en su produccioacuten y distribucioacuten (ahorro energeacutetico)bull Reciclable y con posibilidad de producir envases reutilizables29

222 Aplicaciones

En la actualidad se estaacuten abriendo cada vez maacutes campos de aplicacioacuten y se desarrollan botellas de PET de alta calidad y reducido peso entre sus aplicaciones maacutes importantes dentro de los siguientes sectores

a) Envase y Empaque Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolucioacuten de manera raacutepida de los envases por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente tambieacuten se desarrollan envases muy pequentildeos desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros La participacioacuten del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas agua purificada aceite conservas cosmeacuteticos detergentes productos quiacutemicos y productos farmaceacuteuticos32

b) Electro-electroacutenico Este segmento abarca diversos tipos de peliacuteculas y aplicaciones desde las peliacuteculas ultra delgadas para capacitores de un microacutemetro o menos hasta de 05 miliacutemetros utilizadas para aislamiento de motores Los capacitores tienen material dieleacutectrico una peliacutecula de PET empleada para telecomunicaciones y aparatos electroacutenicos entre otros

c) Fibras (telas tejidas cordeles etc) En la industria textil la fibra de polieacutester sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir

Debido a su resistencia el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas partes para cinturones hilos de costura y refuerzo de llantas Su baja elongacioacuten y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras Su resistencia quiacutemica permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales

8

223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

9

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

10

224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados

Nombre Abreviatura(opcional)

Coacutedigo de identificacioacuten

Polietilentereftalato PET o PETE 1Polietileno de alta densidad PEAD o HDPE 2Policloruro de vinilo o Vinilo PVC o V 3Polietileno de baja densidad PEBD o LDPE 4

Polipropileno PP 5Poliestireno PS 6

Otros Otros 7

(El coacutedigo de Identificacioacuten es adoptado en Meacutexico el 25 de Noviembre de 1999 en la NMX-E-232-SCFI-1999 basado en la identificacioacuten de Europa y paiacuteses de Ameacuterica)1829

22 PET (Polietileacuten tereftalato)

El PET es un tipo de materia prima plaacutestica derivada del petroacuteleo correspondiendo su foacutermula a la de un polieacutester aromaacutetico Su denominacioacuten teacutecnica es Polietileacutentereftalato o Politereftalato de etileno Empezoacute a ser utilizado como materia prima en fibras para la industria textil y la produccioacuten de peliacuteculas

El PET pertenece al grupo de los materiales sinteacuteticos denominados polieacutesteres fue descubierto por los cientiacuteficos britaacutenicos Whinfield y Dickson en el antildeo 1941 quienes lo patentaron como poliacutemero para la fabricacioacuten de fibras En 1946 se empezoacute a utilizar industrialmente como fibra y su uso textil ha proseguido hasta el presente En 1952 se comenzoacute a emplear en forma de peliacutecula para el envasamiento de alimentos Su principal aplicacioacuten fue en envases riacutegidos a partir de 1976 se utilizoacute para el embotellado de bebidas carbonatadas 3133

Es el poliacutemero para el cual los fabricantes de maacutequinas internacionales han dedicado el mayor esfuerzo teacutecnico y comercial Efectivamente los constructores han disentildeado equipos y liacuteneas completas perfectamente adaptadas a los paraacutemetros de transformacioacuten del PET cuya disponibilidad accesible a todos los embotelladores unida a la adecuada comercializacioacuten de la materia prima permitioacute la expansioacuten de su uso en todo el mundo8

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221 Propiedades del PET

bull Procesable por soplado inyeccioacuten extrusioacuten Apto para producir frascos botellas peliacuteculas laacuteminas planchas y piezas

bull Transparencia y brillo con efecto lupa bull Excelentes propiedades mecaacutenicas bull Barrera de los gases bull Biorientable-cristalizable bull Esteriliacutezable por gamma y oacutexido de etileno bull Liviano bull Favorece el ahorro de recursos en su produccioacuten y distribucioacuten (ahorro energeacutetico)bull Reciclable y con posibilidad de producir envases reutilizables29

222 Aplicaciones

En la actualidad se estaacuten abriendo cada vez maacutes campos de aplicacioacuten y se desarrollan botellas de PET de alta calidad y reducido peso entre sus aplicaciones maacutes importantes dentro de los siguientes sectores

a) Envase y Empaque Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolucioacuten de manera raacutepida de los envases por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente tambieacuten se desarrollan envases muy pequentildeos desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros La participacioacuten del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas agua purificada aceite conservas cosmeacuteticos detergentes productos quiacutemicos y productos farmaceacuteuticos32

b) Electro-electroacutenico Este segmento abarca diversos tipos de peliacuteculas y aplicaciones desde las peliacuteculas ultra delgadas para capacitores de un microacutemetro o menos hasta de 05 miliacutemetros utilizadas para aislamiento de motores Los capacitores tienen material dieleacutectrico una peliacutecula de PET empleada para telecomunicaciones y aparatos electroacutenicos entre otros

c) Fibras (telas tejidas cordeles etc) En la industria textil la fibra de polieacutester sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir

Debido a su resistencia el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas partes para cinturones hilos de costura y refuerzo de llantas Su baja elongacioacuten y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras Su resistencia quiacutemica permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales

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223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

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Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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221 Propiedades del PET

bull Procesable por soplado inyeccioacuten extrusioacuten Apto para producir frascos botellas peliacuteculas laacuteminas planchas y piezas

bull Transparencia y brillo con efecto lupa bull Excelentes propiedades mecaacutenicas bull Barrera de los gases bull Biorientable-cristalizable bull Esteriliacutezable por gamma y oacutexido de etileno bull Liviano bull Favorece el ahorro de recursos en su produccioacuten y distribucioacuten (ahorro energeacutetico)bull Reciclable y con posibilidad de producir envases reutilizables29

222 Aplicaciones

En la actualidad se estaacuten abriendo cada vez maacutes campos de aplicacioacuten y se desarrollan botellas de PET de alta calidad y reducido peso entre sus aplicaciones maacutes importantes dentro de los siguientes sectores

a) Envase y Empaque Las firmas de maquinaria han contribuido en gran medida a impulsar la evolucioacuten de manera raacutepida de los envases por lo que hoy se encuentran disponibles envases para llenado a temperaturas normales y para llenado en caliente tambieacuten se desarrollan envases muy pequentildeos desde 10 mililitros hasta garrafones de 19 litros La participacioacuten del PET dentro de este mercado es en bebidas carbonatadas agua purificada aceite conservas cosmeacuteticos detergentes productos quiacutemicos y productos farmaceacuteuticos32

b) Electro-electroacutenico Este segmento abarca diversos tipos de peliacuteculas y aplicaciones desde las peliacuteculas ultra delgadas para capacitores de un microacutemetro o menos hasta de 05 miliacutemetros utilizadas para aislamiento de motores Los capacitores tienen material dieleacutectrico una peliacutecula de PET empleada para telecomunicaciones y aparatos electroacutenicos entre otros

c) Fibras (telas tejidas cordeles etc) En la industria textil la fibra de polieacutester sirve para confeccionar gran variedad de telas y prendas de vestir

Debido a su resistencia el PET se emplea en telas tejidas y cuerdas partes para cinturones hilos de costura y refuerzo de llantas Su baja elongacioacuten y alta tenacidad se aprovechan en refuerzos para mangueras Su resistencia quiacutemica permite aplicarla en cerdas de brochas para pinturas y cepillos industriales

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223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

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Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

11

225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

12

223 Proceso de produccioacuten del PET

Polimerizacioacuten

Industrialmente se puede partir de dos productos intermedios distintos

bull TPA aacutecido tereftaacutelico bull DMT dimetiltereftalato

Haciendo reaccionar por esterificacioacuten TPA o DMT con glicol etileacutenico se obtiene el monoacutemero Bis-beta-hidroxi-etil-tereftalato el cual en una fase sucesiva mediante policondensacioacuten se polimeriza en PET seguacuten la figura 1

En la reaccioacuten de esterificacioacuten se elimina agua en el proceso del TPA y metanol en el proceso del DMT

La reaccioacuten de policondensacioacuten se facilita mediante catalizadores y elevadas temperaturas (arriba de 250degC)

La eliminacioacuten del glicol etileacutenico es favorecida por el vaciacuteo que se aplica en la autoclave el glicol recuperado se destila y vuelve al proceso de fabricacioacuten3842

9

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

10

224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET2939

En la siguiente figura se muestra el diagrama de flujo para la produccioacuten de las botellas de PET

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET3033

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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224 Mercado mundial

En la actualidad la industria global del PET ha alcanzado su etapa de madurez sin embargo auacuten presenta buen nivel de crecimiento en mercados de agua bebidas isotoacutenicas (deportivas) jugos e inclusive cerveza y leche La capacidad instalada actual es de 198 millones de toneladasantildeo32

El eacutexito que ha tenido el PET en Meacutexico se debe en gran parte a que se consumen alrededor de 14 mil 600 millones de litros de bebidas carbonatadas (refrescos) que provocoacute un consumo de 740000 toneladas de este plaacutestico en el antildeo 2006 De hecho los refrescos forman parte de la dieta baacutesica de los mexicanos al grado que en muchas regiones hasta los bebeacutes los toman como fuente de energiacutea puesto que la leche resulta muy costosa32

225 Reciclaje del PET

El reciclaje quiacutemico va a asumir mucha importancia porque permite recuperar los ingredientes baacutesicos del PET como el Aacutecido Tereftaacutelico y Etilenglicol El reciclado mecaacutenico es menos costoso pero obtiene un producto final de menor calidad para un mercado maacutes reducido con un mayor volumen de rechazos Con este meacutetodo se obtiene PET puro incoloro destinado a bebidas refrescantes agua aceites y vinagres PET verde puro para bebidas refrescantes y agua mientras que el PET multicapa con barrera de color destinado a cervezas zumos etc asiacute como el PET puro de colores intensos opacos y negros se obtienen del reciclado quiacutemico Otro tipo el PET puro azul ligero empleado como envase de aguas se obtiene a partir de los dos sistemas4045

Un 52 de los materiales plaacutesticos se dedican a la fabricacioacuten de envases y embalajes (plaacutestico cartoacuten Tetra Pak) los cuales representan un 25-30 de los desechos domeacutesticos Los envases de PET ocupan un 2-5 del peso y 7-10 del volumen en los rellenos sanitarios

bull Cada mexicano consume 72 kg de PET por antildeo y soacutelo en Meacutexico DF se generan cada antildeo 63000 toneladas de desechos de PET

bull Hasta la fecha los desechos de PET son los uacutenicos que se recuperan desde los grandes tiraderos y se venden entre $1- 170 pesos por kilo a los recolectores41

Considerando que de las 55800 toneladas anuales de PET consumidas por el Distrito Federal se recuperan alrededor de 20500 toneladasantildeo (tasa de recuperacioacuten del 367) y que se registran en el Relleno Sanitario de Bordo Poniente 51465 toneladasantildeo Puede decirse que aproximadamente un 54 del PET se encuentraa) En almaceacuten para su distribucioacuten o venta ob) Dispuesto inadecuadamente en cauces calles o tiraderos clandestinos40

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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225 Contaminacioacuten por PET

Alrededor de 15 del petroacuteleo es utilizado como sustrato para la siacutentesis de otros compuestos principalmente plaacutesticos el 14 del peso de la bolsa de basura son plaacutesticos y en su mayoriacutea provienen de envases de un solo uso y de todo tipo de envoltorios y embalajes Si se entierran en un vertedero ocupan mucho espacio tardan en degradarse Los plaacutesticos en un porcentaje muy elevado no son trasladados a las plantas de incineracioacuten y reciclado se quedan junto a los caminos o son quemados directamente por los trabajadores El humo de esos plaacutesticos esparce por el aire las temidas dioxinas elementos quiacutemicos canceriacutegenos y en altas concentraciones mortales Se calcula que cerca de un 90 de las bolsas de plaacutestico acaban su vida en vertederos o como basura Tambieacuten por su ligereza las bolsas de plaacutestico tienen la tendencia de volar y esparcirse por el medio ambiente Casi todas las bolsas de plaacutestico no acondicionadas en vertederos acaban a corto o largo plazo por llegar a los riacuteos y a los oceacuteanos ocasionando que cientos de ballenas delfines tortugas y aves marinas mueren anualmente asfixiadas por bolsas de plaacutestico La contaminacioacuten deteriora el medio ambiente generando una amenaza a la salud asiacute como la extincioacuten de gran cantidad de especies vegetales y animales El aumento de contaminantes logra que la sociedad busque soluciones para disminuir esta problemaacutetica Una medida que ha tenido un eacutexito significativo es la aplicacioacuten de teacutecnicas de biorremediacioacuten4045

23 Ciclo del nitroacutegeno Este ciclo describe los procesos dinaacutemicos (transporte y transformacioacuten) mediante los cuales el nitroacutegeno es intercambiado entre diversos medios es decir atmoacutesfera suelo agua plantas animales y seres humanosEl nitroacutegeno elemental (N2) el cual es un gas inerte se encuentra integrando aproximadamente el 80 de la atmoacutesfera terrestre Aunque eacuteste se halle en abundancia en dicha atmoacutesfera en la corteza terrestre los compuestos quiacutemicos del nitroacutegeno existen en escasas proporciones siendo que el nitroacutegeno que se encuentra en los mencionados compuestos tiende a volver a esa forma estable gaseosa La gran parte de los seres vivos no son capaces de aprovechar el nitroacutegeno atmosfeacuterico en la forma en que se encuentra en el aire (N2) sin embargo el mismo puede ser convertido a una forma combinada quiacutemicamente y de esta manera poder ser utilizado por las plantas A este proceso se lo denomina Fijacioacuten del nitroacutegeno 3

231 Desnitrificacioacuten Con este proceso se cierra el ciclo del nitroacutegeno en el cual se reducen los nitritos y nitratos a nitroacutegeno molecular (N2) u oacutexido nitroso (N2O) en condiciones anaeroacutebicas Dicha accioacuten en el suelo es efectuada principalmente por bacterias desnitrificantes como son las Pseudomonas Achromobacter Bacillus y Micrococcus por consiguiente estos gases originados son liberados a la atmoacutesfera 3

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Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno44

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3 ANTECEDENTES

La degradacioacuten es un proceso cuya finalidad es modificar la estructura del poliacutemero para hacerlo vulnerable perecedero y que desaparezca como residuo En la degradacioacuten actuacutean conjuntamente numerosos factores los maacutes importantes los que se basan en la accioacuten de la luz (fotodegradacioacuten) y los que lo hacen en la accioacuten de los microorganismos27

La biorremediacioacuten consiste en el uso de microorganismos para metabolizar desechos o contaminantes difiacuteciles de remover Aunque no han sido caracterizados en su totalidad muchos de estos microorganismos poseen actividades de peroxidasas y oxigenasas que permiten la oxidacioacuten maacutes oacute menos especiacuteficas de algunas fracciones del petroacuteleo En algunas ocasiones no es necesario llegar a la mineralizacioacuten sino que basta una oxidacioacuten para disminuir notablemente su toxicidad o aumentar su solubilidad en agua incrementando su biodisponibilidad En su estado natural los microorganismos usados en biorremediacioacuten funcionan lentamente pero la ingenieriacutea geneacutetica les haraacute cada vez maacutes eficientes Estos microorganismos tienen potencial para limpiar pero tambieacuten conllevan peligros al medio ambiente y abren el camino para armas microbianas para destruir materiales

La biodegradacioacuten de plaacutesticos procede activamente bajo diversas condiciones del suelo seguacuten sus caracteriacutesticas porque los microorganismos responsables de la degradacioacuten son diferentes y tienen sus propias condiciones oacuteptimas de crecimiento16

La condicioacuten estructural que favorece la biodegradacioacuten es que exista en la moleacutecula un grupo carbonilo vecino a un aacutetomo de carbono secundario o terciario para que pueda ser transformado por el microorganismo en grupo carbonilo siendo ese punto donde tendraacute lugar la fragmentacioacuten Una vez se haya formado el grupo carbonilo el ataque continuacutea por la accioacuten de las enzimas mediante un proceso hidroloacutegico que ira reduciendo las cadenas maacutes grandes a fragmentos de peso molecular mas bajo y que puedan asiacute ser digeridos por los microorganismosPara facilitar la biodegradacioacuten se suelen incorporar al material poliacutemeros naturales como el almidoacuten o la celulosa ya que al ser maacutes faacutecil de degradar van dejando huecos y porosidades en el plaacutestico que favoreceraacuten el desmoronamiento y la degradacioacuten del restoAsiacute la obtencioacuten de los poliacutemeros biodegradables se realiza fundamentalmente de dos formas

- Por polimerizacioacuten de monoacutemeros que se obtienen de sustancias derivadas del petroacuteleo o de una fuente natural (azucares)- Por modificacioacuten fiacutesica o quiacutemica de poliacutemeros naturales mediante aditivos3538

La biodegradacioacuten de plaacutesticos ha sido tema de muchas investigaciones Se han utilizado distinto tipos de microorganismos para lograr este fin tales como bacterias1115192225

14

Ademaacutes de la presencia de microorganismos para que tenga lugar el proceso de biodegradacioacuten se necesitan dar ciertas condiciones en el medio como una concentracioacuten de oxigeno humedad una temperatura y un pH neutro para que el microorganismo empiece a degradar el plaacutestico En estas condiciones se favorece la accioacuten degradativa de los microorganismos

Factores como oxidantes y almidoacuten se aplican en materiales sinteacuteticos para modificar y hacer los plaacutesticos biodegradables Se ha demostrado que los termoplaacutesticos considerados tradicionalmente resistentes a la biodegradacioacuten en el ambiente se biodegradan despueacutes por fotodegradacioacuten y por un producto quiacutemico25 Tambieacuten se pueden agregar otros compuestos como la lignina como cosustrato11

La mayor parte de la degradacioacuten de plaacutesticos se podriacutea llevar a cabo en un compostaje19 Tambieacuten se han realizado estudios donde microorganismo presentes en el rumen como bacterias hongos y protozoarios son capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten proteiacutenas y aacutecidos nucleicos 1

Los descubrimientos difundidos por varios investigadores sobre la identificacioacuten de bacterias que degradan el PET en la que tambieacuten se involucraban bacterias metanogeacutenicas son algunos de los estudios que se realizan actualmente

Los microorganismos que se logran aislar de otros procesos pueden servir para degradar diversos plaacutesticos como en la degradacioacuten de polietileno que es una solucioacuten para disminuir la contaminacioacuten por este plaacutestico donde se aiacuteslo un hongo capaz de degradar el polietileno16

Las investigaciones que se han realizado sobre la biodegradacioacuten de PET no solo con microorganismos tambieacuten con enzimas como las lipasas que se utilizaron en la degradacioacuten de fibras de PET24 y copoliesteres15 han dado resultados positivos con respecto a la degradacioacuten aunque el tiempo que lleva el proceso sigue siendo lento

15

4 OBJETIVOS DEL PROYECTO

41 General Aislar microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno en ambiente

combinado

42 Especiacuteficos

Aislar microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol en ambiente combinado

Optimizar las condiciones de degradacioacuten

Estudiar el nivel de biodegradacioacuten modificando los factores ambientales

16

5 JUSTIFICACIOacuteN

En la recuperacioacuten o reciclado de PET la inversioacuten que se hace es alta soacutelo se recupera un 35 y el otro 65 se pierde ya sea en el mismo proceso en la calle o en los rellenos sanitarios31 El tratamiento de PET por reciclado presenta desventajas en el proceso mecaacutenico se requiere que el material se encuentre libre de sustancias toxicas o peligrosas impurezas y contaminacioacuten de otros plaacutesticos o materiales El proceso para reciclar consta de varios pasos donde el plaacutestico debe ser lavado para eliminar las impurezas y necesita de una etapa de neutralizacioacuten del material con una solucioacuten acuosa de aacutecido foacutesforico produciendo residuos en el proceso lo cuales pocas veces tienen tratamiento y terminan en el drenaje Ademaacutes el producto que se obtiene al final del proceso es de baja calidad el mercado para este producto es maacutes reducido y hay mayor volumen de rechazos

Aunque el tratamiento quiacutemico presenta mejores ventajas una desventaja es que el proceso requiere adicioacuten de compuestos que el material este separado por tipos de resina y produce emisiones de CO2 En otros procesos es necesario utilizar altas temperaturas o hay produccioacuten de monoacutexido de carbono El producto es de menor calidad que la resina original por su caracteriacutestica anterior su uso es destinado a otros productos compiten con los productos derivados del original y no se puede realizar el proceso varias veces 3345

Aislar un microorganismo capaz de degradar PET beneficiaria la recuperacioacuten de los intermediarios Para evitar contaminacioacuten por nuestro proceso no se desea antildeadir ninguacuten compuesto adicional en el experimento solo los elementos que el metabolismo de un microorganismo necesita para vivir

Tambieacuten ayudaraacute a la industria del PET que ha crecido en Meacutexico porque la poca posibilidad de degradacioacuten natural del PET el aumento de la demanda por el consumidor y la gran contaminacioacuten por envases causa que productores busquen otros plaacutesticos con propiedades similares al PET pero con mayor posibilidad de degradacioacuten logrando que la produccioacuten y utilizacioacuten del plaacutestico disminuya232

Una forma de solucionar este problema es con biotecnologiacutea aplicando la biorremediacioacuten buscando un microorganismo degradador de PET No se ha reportado estudios donde un ambiente desnitrificante afecte en la degradacioacuten por lo que se desea trabajar en estas condiciones para determinar si un ambiente desnitrificante interviene en la degradacioacuten del PET

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6 METODOLOGIacuteA

General

Se disentildeoacute una metodologiacutea donde los microorganismos que degraden PET consuman primero los precursores La figura 3 muestra las etapas que se llevaron a cabo durante la experimentacioacuten

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto

1- Las muestras fueron obtenidas de diferentes fuentes excrementos de algunos animales como las ratas del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

2- De la muestras fueron aislados los microorganismos los cuales fueron sembrados en dos medios diferentes El primer medio teniacutea como sustrato Aacutecido Tereftaacutelico y el segundo Polietilenglicol

3- Los microorganismos que crecieron en cualquiera de estos medios fueron sembrados en un nuevo medio El nuevo medio conteniacutea una mezcla de Polietilenglicol y Aacutecido tereftaacutelico

4- Del medio anterior fueron aislados los microorganismos que crecieron y sembrados en un medio con uacutenico sustrato el PET molido

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Obtencioacuten de muestras

Crecimiento de microorganismos

PolietilenglicolAacutecido tereftaacutelico

Polietilenglicol + Aacutecido tereftaacutelico

Oligoacutemeros de PET

PET molido

NOTA Todos los pasos se realizaron en ambiente combinado es decir se modificaron las condiciones ambientales con nitroacutegeno

61 Materiales y meacutetodos

611 MuestreoLas muestras fueron tomadas de diferentes fuentes agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantesTodas las muestras fueron juntadas para crear una sola Fue inoculado con 20 mL de la muestra un matraz con el medio de cultivo propuesto para el experimento Este matraz fue incubado por 7 diacuteas a 37 degC con agitacioacuten para aclimatar a los microorganismos

612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHSe realizaron dos experimentos En el primer experimento fue controlado el pH los valores de pH utilizados fueron 45 7 y 9 Fue preparado 100 mL del medio por cada matraz Los matraces inoculados con 10 mL del matraz anterior fueron incubados a 37 degC con agitacioacuten

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 01Extracto de levadura 10Sacarosa 10KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

Fueron realizados tres medios diferentes con los siguientes valores de pH 45 7 9El Aacutecido Tereftaacutelico se disuelve en NaOH para tener una concentracioacuten de 10 gL se necesitoacute 62 perlas

de NaOHSe utilizoacute agua potable para preparar los medios

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613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioSe deseaba encontrar un microorganismo observando si los componentes del medio teniacutean relacioacuten con el crecimiento de los microorganismos Fue preparado 100 mL del medio de cultivo como se muestra en la tabla 2 La concentracioacuten de extracto de levadura sacarosa y nitrato de potasio fue modificada La concentracioacuten de acido tereftaacutelico utilizada fue de 1 gL 05 gL y 01 gL Para extracto de levadura y sacarosa 10 gL 5gL y 1gL Para KNO3 la concentracioacuten fue 05 gL 025 gL y 01 gLPara las uacuteltimas resiembras fueron preparados los medios con agua destiladaLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioEl medio de cultivo conteniacutea una mezcla de aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Fue preparado 100 mL de este medio con agua destiladaEl medio fue incubado a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 1Polietilenglicol 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

615 Crecimiento de Aacutecido Tereftaacutelico y PolietilenglicolPara comprobar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y aislar un microorganismo de los medios de cultivo en los experimentos anteriores fue realizada tincioacuten Gram a las diferentes muestras tomadas durante el experimento

616 Crecimiento en placasEl medio que fue utilizado para las placas fue el mismo para los matraces con medio liacutequido Tomando en cuenta que la cantidad de agar es de 15 glitro El medio no conteniacutea sacarosa y extracto de levadura La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y polietilenglicol en el medio fue de 1 gL Las placas fueron incubadas por 7 diacuteas a temperatura ambiente

617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLC

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Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

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6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

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La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

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muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

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puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

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a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

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74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

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Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

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Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

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Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

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Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

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que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

3 ANTECEDENTES

La degradacioacuten es un proceso cuya finalidad es modificar la estructura del poliacutemero para hacerlo vulnerable perecedero y que desaparezca como residuo En la degradacioacuten actuacutean conjuntamente numerosos factores los maacutes importantes los que se basan en la accioacuten de la luz (fotodegradacioacuten) y los que lo hacen en la accioacuten de los microorganismos27

La biorremediacioacuten consiste en el uso de microorganismos para metabolizar desechos o contaminantes difiacuteciles de remover Aunque no han sido caracterizados en su totalidad muchos de estos microorganismos poseen actividades de peroxidasas y oxigenasas que permiten la oxidacioacuten maacutes oacute menos especiacuteficas de algunas fracciones del petroacuteleo En algunas ocasiones no es necesario llegar a la mineralizacioacuten sino que basta una oxidacioacuten para disminuir notablemente su toxicidad o aumentar su solubilidad en agua incrementando su biodisponibilidad En su estado natural los microorganismos usados en biorremediacioacuten funcionan lentamente pero la ingenieriacutea geneacutetica les haraacute cada vez maacutes eficientes Estos microorganismos tienen potencial para limpiar pero tambieacuten conllevan peligros al medio ambiente y abren el camino para armas microbianas para destruir materiales

La biodegradacioacuten de plaacutesticos procede activamente bajo diversas condiciones del suelo seguacuten sus caracteriacutesticas porque los microorganismos responsables de la degradacioacuten son diferentes y tienen sus propias condiciones oacuteptimas de crecimiento16

La condicioacuten estructural que favorece la biodegradacioacuten es que exista en la moleacutecula un grupo carbonilo vecino a un aacutetomo de carbono secundario o terciario para que pueda ser transformado por el microorganismo en grupo carbonilo siendo ese punto donde tendraacute lugar la fragmentacioacuten Una vez se haya formado el grupo carbonilo el ataque continuacutea por la accioacuten de las enzimas mediante un proceso hidroloacutegico que ira reduciendo las cadenas maacutes grandes a fragmentos de peso molecular mas bajo y que puedan asiacute ser digeridos por los microorganismosPara facilitar la biodegradacioacuten se suelen incorporar al material poliacutemeros naturales como el almidoacuten o la celulosa ya que al ser maacutes faacutecil de degradar van dejando huecos y porosidades en el plaacutestico que favoreceraacuten el desmoronamiento y la degradacioacuten del restoAsiacute la obtencioacuten de los poliacutemeros biodegradables se realiza fundamentalmente de dos formas

- Por polimerizacioacuten de monoacutemeros que se obtienen de sustancias derivadas del petroacuteleo o de una fuente natural (azucares)- Por modificacioacuten fiacutesica o quiacutemica de poliacutemeros naturales mediante aditivos3538

La biodegradacioacuten de plaacutesticos ha sido tema de muchas investigaciones Se han utilizado distinto tipos de microorganismos para lograr este fin tales como bacterias1115192225

14

Ademaacutes de la presencia de microorganismos para que tenga lugar el proceso de biodegradacioacuten se necesitan dar ciertas condiciones en el medio como una concentracioacuten de oxigeno humedad una temperatura y un pH neutro para que el microorganismo empiece a degradar el plaacutestico En estas condiciones se favorece la accioacuten degradativa de los microorganismos

Factores como oxidantes y almidoacuten se aplican en materiales sinteacuteticos para modificar y hacer los plaacutesticos biodegradables Se ha demostrado que los termoplaacutesticos considerados tradicionalmente resistentes a la biodegradacioacuten en el ambiente se biodegradan despueacutes por fotodegradacioacuten y por un producto quiacutemico25 Tambieacuten se pueden agregar otros compuestos como la lignina como cosustrato11

La mayor parte de la degradacioacuten de plaacutesticos se podriacutea llevar a cabo en un compostaje19 Tambieacuten se han realizado estudios donde microorganismo presentes en el rumen como bacterias hongos y protozoarios son capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten proteiacutenas y aacutecidos nucleicos 1

Los descubrimientos difundidos por varios investigadores sobre la identificacioacuten de bacterias que degradan el PET en la que tambieacuten se involucraban bacterias metanogeacutenicas son algunos de los estudios que se realizan actualmente

Los microorganismos que se logran aislar de otros procesos pueden servir para degradar diversos plaacutesticos como en la degradacioacuten de polietileno que es una solucioacuten para disminuir la contaminacioacuten por este plaacutestico donde se aiacuteslo un hongo capaz de degradar el polietileno16

Las investigaciones que se han realizado sobre la biodegradacioacuten de PET no solo con microorganismos tambieacuten con enzimas como las lipasas que se utilizaron en la degradacioacuten de fibras de PET24 y copoliesteres15 han dado resultados positivos con respecto a la degradacioacuten aunque el tiempo que lleva el proceso sigue siendo lento

15

4 OBJETIVOS DEL PROYECTO

41 General Aislar microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno en ambiente

combinado

42 Especiacuteficos

Aislar microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol en ambiente combinado

Optimizar las condiciones de degradacioacuten

Estudiar el nivel de biodegradacioacuten modificando los factores ambientales

16

5 JUSTIFICACIOacuteN

En la recuperacioacuten o reciclado de PET la inversioacuten que se hace es alta soacutelo se recupera un 35 y el otro 65 se pierde ya sea en el mismo proceso en la calle o en los rellenos sanitarios31 El tratamiento de PET por reciclado presenta desventajas en el proceso mecaacutenico se requiere que el material se encuentre libre de sustancias toxicas o peligrosas impurezas y contaminacioacuten de otros plaacutesticos o materiales El proceso para reciclar consta de varios pasos donde el plaacutestico debe ser lavado para eliminar las impurezas y necesita de una etapa de neutralizacioacuten del material con una solucioacuten acuosa de aacutecido foacutesforico produciendo residuos en el proceso lo cuales pocas veces tienen tratamiento y terminan en el drenaje Ademaacutes el producto que se obtiene al final del proceso es de baja calidad el mercado para este producto es maacutes reducido y hay mayor volumen de rechazos

Aunque el tratamiento quiacutemico presenta mejores ventajas una desventaja es que el proceso requiere adicioacuten de compuestos que el material este separado por tipos de resina y produce emisiones de CO2 En otros procesos es necesario utilizar altas temperaturas o hay produccioacuten de monoacutexido de carbono El producto es de menor calidad que la resina original por su caracteriacutestica anterior su uso es destinado a otros productos compiten con los productos derivados del original y no se puede realizar el proceso varias veces 3345

Aislar un microorganismo capaz de degradar PET beneficiaria la recuperacioacuten de los intermediarios Para evitar contaminacioacuten por nuestro proceso no se desea antildeadir ninguacuten compuesto adicional en el experimento solo los elementos que el metabolismo de un microorganismo necesita para vivir

Tambieacuten ayudaraacute a la industria del PET que ha crecido en Meacutexico porque la poca posibilidad de degradacioacuten natural del PET el aumento de la demanda por el consumidor y la gran contaminacioacuten por envases causa que productores busquen otros plaacutesticos con propiedades similares al PET pero con mayor posibilidad de degradacioacuten logrando que la produccioacuten y utilizacioacuten del plaacutestico disminuya232

Una forma de solucionar este problema es con biotecnologiacutea aplicando la biorremediacioacuten buscando un microorganismo degradador de PET No se ha reportado estudios donde un ambiente desnitrificante afecte en la degradacioacuten por lo que se desea trabajar en estas condiciones para determinar si un ambiente desnitrificante interviene en la degradacioacuten del PET

17

6 METODOLOGIacuteA

General

Se disentildeoacute una metodologiacutea donde los microorganismos que degraden PET consuman primero los precursores La figura 3 muestra las etapas que se llevaron a cabo durante la experimentacioacuten

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto

1- Las muestras fueron obtenidas de diferentes fuentes excrementos de algunos animales como las ratas del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

2- De la muestras fueron aislados los microorganismos los cuales fueron sembrados en dos medios diferentes El primer medio teniacutea como sustrato Aacutecido Tereftaacutelico y el segundo Polietilenglicol

3- Los microorganismos que crecieron en cualquiera de estos medios fueron sembrados en un nuevo medio El nuevo medio conteniacutea una mezcla de Polietilenglicol y Aacutecido tereftaacutelico

4- Del medio anterior fueron aislados los microorganismos que crecieron y sembrados en un medio con uacutenico sustrato el PET molido

18

Obtencioacuten de muestras

Crecimiento de microorganismos

PolietilenglicolAacutecido tereftaacutelico

Polietilenglicol + Aacutecido tereftaacutelico

Oligoacutemeros de PET

PET molido

NOTA Todos los pasos se realizaron en ambiente combinado es decir se modificaron las condiciones ambientales con nitroacutegeno

61 Materiales y meacutetodos

611 MuestreoLas muestras fueron tomadas de diferentes fuentes agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantesTodas las muestras fueron juntadas para crear una sola Fue inoculado con 20 mL de la muestra un matraz con el medio de cultivo propuesto para el experimento Este matraz fue incubado por 7 diacuteas a 37 degC con agitacioacuten para aclimatar a los microorganismos

612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHSe realizaron dos experimentos En el primer experimento fue controlado el pH los valores de pH utilizados fueron 45 7 y 9 Fue preparado 100 mL del medio por cada matraz Los matraces inoculados con 10 mL del matraz anterior fueron incubados a 37 degC con agitacioacuten

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 01Extracto de levadura 10Sacarosa 10KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

Fueron realizados tres medios diferentes con los siguientes valores de pH 45 7 9El Aacutecido Tereftaacutelico se disuelve en NaOH para tener una concentracioacuten de 10 gL se necesitoacute 62 perlas

de NaOHSe utilizoacute agua potable para preparar los medios

19

613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioSe deseaba encontrar un microorganismo observando si los componentes del medio teniacutean relacioacuten con el crecimiento de los microorganismos Fue preparado 100 mL del medio de cultivo como se muestra en la tabla 2 La concentracioacuten de extracto de levadura sacarosa y nitrato de potasio fue modificada La concentracioacuten de acido tereftaacutelico utilizada fue de 1 gL 05 gL y 01 gL Para extracto de levadura y sacarosa 10 gL 5gL y 1gL Para KNO3 la concentracioacuten fue 05 gL 025 gL y 01 gLPara las uacuteltimas resiembras fueron preparados los medios con agua destiladaLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioEl medio de cultivo conteniacutea una mezcla de aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Fue preparado 100 mL de este medio con agua destiladaEl medio fue incubado a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 1Polietilenglicol 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

615 Crecimiento de Aacutecido Tereftaacutelico y PolietilenglicolPara comprobar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y aislar un microorganismo de los medios de cultivo en los experimentos anteriores fue realizada tincioacuten Gram a las diferentes muestras tomadas durante el experimento

616 Crecimiento en placasEl medio que fue utilizado para las placas fue el mismo para los matraces con medio liacutequido Tomando en cuenta que la cantidad de agar es de 15 glitro El medio no conteniacutea sacarosa y extracto de levadura La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y polietilenglicol en el medio fue de 1 gL Las placas fueron incubadas por 7 diacuteas a temperatura ambiente

617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLC

20

Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

21

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

22

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Ademaacutes de la presencia de microorganismos para que tenga lugar el proceso de biodegradacioacuten se necesitan dar ciertas condiciones en el medio como una concentracioacuten de oxigeno humedad una temperatura y un pH neutro para que el microorganismo empiece a degradar el plaacutestico En estas condiciones se favorece la accioacuten degradativa de los microorganismos

Factores como oxidantes y almidoacuten se aplican en materiales sinteacuteticos para modificar y hacer los plaacutesticos biodegradables Se ha demostrado que los termoplaacutesticos considerados tradicionalmente resistentes a la biodegradacioacuten en el ambiente se biodegradan despueacutes por fotodegradacioacuten y por un producto quiacutemico25 Tambieacuten se pueden agregar otros compuestos como la lignina como cosustrato11

La mayor parte de la degradacioacuten de plaacutesticos se podriacutea llevar a cabo en un compostaje19 Tambieacuten se han realizado estudios donde microorganismo presentes en el rumen como bacterias hongos y protozoarios son capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten proteiacutenas y aacutecidos nucleicos 1

Los descubrimientos difundidos por varios investigadores sobre la identificacioacuten de bacterias que degradan el PET en la que tambieacuten se involucraban bacterias metanogeacutenicas son algunos de los estudios que se realizan actualmente

Los microorganismos que se logran aislar de otros procesos pueden servir para degradar diversos plaacutesticos como en la degradacioacuten de polietileno que es una solucioacuten para disminuir la contaminacioacuten por este plaacutestico donde se aiacuteslo un hongo capaz de degradar el polietileno16

Las investigaciones que se han realizado sobre la biodegradacioacuten de PET no solo con microorganismos tambieacuten con enzimas como las lipasas que se utilizaron en la degradacioacuten de fibras de PET24 y copoliesteres15 han dado resultados positivos con respecto a la degradacioacuten aunque el tiempo que lleva el proceso sigue siendo lento

15

4 OBJETIVOS DEL PROYECTO

41 General Aislar microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno en ambiente

combinado

42 Especiacuteficos

Aislar microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol en ambiente combinado

Optimizar las condiciones de degradacioacuten

Estudiar el nivel de biodegradacioacuten modificando los factores ambientales

16

5 JUSTIFICACIOacuteN

En la recuperacioacuten o reciclado de PET la inversioacuten que se hace es alta soacutelo se recupera un 35 y el otro 65 se pierde ya sea en el mismo proceso en la calle o en los rellenos sanitarios31 El tratamiento de PET por reciclado presenta desventajas en el proceso mecaacutenico se requiere que el material se encuentre libre de sustancias toxicas o peligrosas impurezas y contaminacioacuten de otros plaacutesticos o materiales El proceso para reciclar consta de varios pasos donde el plaacutestico debe ser lavado para eliminar las impurezas y necesita de una etapa de neutralizacioacuten del material con una solucioacuten acuosa de aacutecido foacutesforico produciendo residuos en el proceso lo cuales pocas veces tienen tratamiento y terminan en el drenaje Ademaacutes el producto que se obtiene al final del proceso es de baja calidad el mercado para este producto es maacutes reducido y hay mayor volumen de rechazos

Aunque el tratamiento quiacutemico presenta mejores ventajas una desventaja es que el proceso requiere adicioacuten de compuestos que el material este separado por tipos de resina y produce emisiones de CO2 En otros procesos es necesario utilizar altas temperaturas o hay produccioacuten de monoacutexido de carbono El producto es de menor calidad que la resina original por su caracteriacutestica anterior su uso es destinado a otros productos compiten con los productos derivados del original y no se puede realizar el proceso varias veces 3345

Aislar un microorganismo capaz de degradar PET beneficiaria la recuperacioacuten de los intermediarios Para evitar contaminacioacuten por nuestro proceso no se desea antildeadir ninguacuten compuesto adicional en el experimento solo los elementos que el metabolismo de un microorganismo necesita para vivir

Tambieacuten ayudaraacute a la industria del PET que ha crecido en Meacutexico porque la poca posibilidad de degradacioacuten natural del PET el aumento de la demanda por el consumidor y la gran contaminacioacuten por envases causa que productores busquen otros plaacutesticos con propiedades similares al PET pero con mayor posibilidad de degradacioacuten logrando que la produccioacuten y utilizacioacuten del plaacutestico disminuya232

Una forma de solucionar este problema es con biotecnologiacutea aplicando la biorremediacioacuten buscando un microorganismo degradador de PET No se ha reportado estudios donde un ambiente desnitrificante afecte en la degradacioacuten por lo que se desea trabajar en estas condiciones para determinar si un ambiente desnitrificante interviene en la degradacioacuten del PET

17

6 METODOLOGIacuteA

General

Se disentildeoacute una metodologiacutea donde los microorganismos que degraden PET consuman primero los precursores La figura 3 muestra las etapas que se llevaron a cabo durante la experimentacioacuten

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto

1- Las muestras fueron obtenidas de diferentes fuentes excrementos de algunos animales como las ratas del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

2- De la muestras fueron aislados los microorganismos los cuales fueron sembrados en dos medios diferentes El primer medio teniacutea como sustrato Aacutecido Tereftaacutelico y el segundo Polietilenglicol

3- Los microorganismos que crecieron en cualquiera de estos medios fueron sembrados en un nuevo medio El nuevo medio conteniacutea una mezcla de Polietilenglicol y Aacutecido tereftaacutelico

4- Del medio anterior fueron aislados los microorganismos que crecieron y sembrados en un medio con uacutenico sustrato el PET molido

18

Obtencioacuten de muestras

Crecimiento de microorganismos

PolietilenglicolAacutecido tereftaacutelico

Polietilenglicol + Aacutecido tereftaacutelico

Oligoacutemeros de PET

PET molido

NOTA Todos los pasos se realizaron en ambiente combinado es decir se modificaron las condiciones ambientales con nitroacutegeno

61 Materiales y meacutetodos

611 MuestreoLas muestras fueron tomadas de diferentes fuentes agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantesTodas las muestras fueron juntadas para crear una sola Fue inoculado con 20 mL de la muestra un matraz con el medio de cultivo propuesto para el experimento Este matraz fue incubado por 7 diacuteas a 37 degC con agitacioacuten para aclimatar a los microorganismos

612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHSe realizaron dos experimentos En el primer experimento fue controlado el pH los valores de pH utilizados fueron 45 7 y 9 Fue preparado 100 mL del medio por cada matraz Los matraces inoculados con 10 mL del matraz anterior fueron incubados a 37 degC con agitacioacuten

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 01Extracto de levadura 10Sacarosa 10KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

Fueron realizados tres medios diferentes con los siguientes valores de pH 45 7 9El Aacutecido Tereftaacutelico se disuelve en NaOH para tener una concentracioacuten de 10 gL se necesitoacute 62 perlas

de NaOHSe utilizoacute agua potable para preparar los medios

19

613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioSe deseaba encontrar un microorganismo observando si los componentes del medio teniacutean relacioacuten con el crecimiento de los microorganismos Fue preparado 100 mL del medio de cultivo como se muestra en la tabla 2 La concentracioacuten de extracto de levadura sacarosa y nitrato de potasio fue modificada La concentracioacuten de acido tereftaacutelico utilizada fue de 1 gL 05 gL y 01 gL Para extracto de levadura y sacarosa 10 gL 5gL y 1gL Para KNO3 la concentracioacuten fue 05 gL 025 gL y 01 gLPara las uacuteltimas resiembras fueron preparados los medios con agua destiladaLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioEl medio de cultivo conteniacutea una mezcla de aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Fue preparado 100 mL de este medio con agua destiladaEl medio fue incubado a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 1Polietilenglicol 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

615 Crecimiento de Aacutecido Tereftaacutelico y PolietilenglicolPara comprobar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y aislar un microorganismo de los medios de cultivo en los experimentos anteriores fue realizada tincioacuten Gram a las diferentes muestras tomadas durante el experimento

616 Crecimiento en placasEl medio que fue utilizado para las placas fue el mismo para los matraces con medio liacutequido Tomando en cuenta que la cantidad de agar es de 15 glitro El medio no conteniacutea sacarosa y extracto de levadura La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y polietilenglicol en el medio fue de 1 gL Las placas fueron incubadas por 7 diacuteas a temperatura ambiente

617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLC

20

Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

21

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

22

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

4 OBJETIVOS DEL PROYECTO

41 General Aislar microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico de Polietileno en ambiente

combinado

42 Especiacuteficos

Aislar microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol en ambiente combinado

Optimizar las condiciones de degradacioacuten

Estudiar el nivel de biodegradacioacuten modificando los factores ambientales

16

5 JUSTIFICACIOacuteN

En la recuperacioacuten o reciclado de PET la inversioacuten que se hace es alta soacutelo se recupera un 35 y el otro 65 se pierde ya sea en el mismo proceso en la calle o en los rellenos sanitarios31 El tratamiento de PET por reciclado presenta desventajas en el proceso mecaacutenico se requiere que el material se encuentre libre de sustancias toxicas o peligrosas impurezas y contaminacioacuten de otros plaacutesticos o materiales El proceso para reciclar consta de varios pasos donde el plaacutestico debe ser lavado para eliminar las impurezas y necesita de una etapa de neutralizacioacuten del material con una solucioacuten acuosa de aacutecido foacutesforico produciendo residuos en el proceso lo cuales pocas veces tienen tratamiento y terminan en el drenaje Ademaacutes el producto que se obtiene al final del proceso es de baja calidad el mercado para este producto es maacutes reducido y hay mayor volumen de rechazos

Aunque el tratamiento quiacutemico presenta mejores ventajas una desventaja es que el proceso requiere adicioacuten de compuestos que el material este separado por tipos de resina y produce emisiones de CO2 En otros procesos es necesario utilizar altas temperaturas o hay produccioacuten de monoacutexido de carbono El producto es de menor calidad que la resina original por su caracteriacutestica anterior su uso es destinado a otros productos compiten con los productos derivados del original y no se puede realizar el proceso varias veces 3345

Aislar un microorganismo capaz de degradar PET beneficiaria la recuperacioacuten de los intermediarios Para evitar contaminacioacuten por nuestro proceso no se desea antildeadir ninguacuten compuesto adicional en el experimento solo los elementos que el metabolismo de un microorganismo necesita para vivir

Tambieacuten ayudaraacute a la industria del PET que ha crecido en Meacutexico porque la poca posibilidad de degradacioacuten natural del PET el aumento de la demanda por el consumidor y la gran contaminacioacuten por envases causa que productores busquen otros plaacutesticos con propiedades similares al PET pero con mayor posibilidad de degradacioacuten logrando que la produccioacuten y utilizacioacuten del plaacutestico disminuya232

Una forma de solucionar este problema es con biotecnologiacutea aplicando la biorremediacioacuten buscando un microorganismo degradador de PET No se ha reportado estudios donde un ambiente desnitrificante afecte en la degradacioacuten por lo que se desea trabajar en estas condiciones para determinar si un ambiente desnitrificante interviene en la degradacioacuten del PET

17

6 METODOLOGIacuteA

General

Se disentildeoacute una metodologiacutea donde los microorganismos que degraden PET consuman primero los precursores La figura 3 muestra las etapas que se llevaron a cabo durante la experimentacioacuten

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto

1- Las muestras fueron obtenidas de diferentes fuentes excrementos de algunos animales como las ratas del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

2- De la muestras fueron aislados los microorganismos los cuales fueron sembrados en dos medios diferentes El primer medio teniacutea como sustrato Aacutecido Tereftaacutelico y el segundo Polietilenglicol

3- Los microorganismos que crecieron en cualquiera de estos medios fueron sembrados en un nuevo medio El nuevo medio conteniacutea una mezcla de Polietilenglicol y Aacutecido tereftaacutelico

4- Del medio anterior fueron aislados los microorganismos que crecieron y sembrados en un medio con uacutenico sustrato el PET molido

18

Obtencioacuten de muestras

Crecimiento de microorganismos

PolietilenglicolAacutecido tereftaacutelico

Polietilenglicol + Aacutecido tereftaacutelico

Oligoacutemeros de PET

PET molido

NOTA Todos los pasos se realizaron en ambiente combinado es decir se modificaron las condiciones ambientales con nitroacutegeno

61 Materiales y meacutetodos

611 MuestreoLas muestras fueron tomadas de diferentes fuentes agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantesTodas las muestras fueron juntadas para crear una sola Fue inoculado con 20 mL de la muestra un matraz con el medio de cultivo propuesto para el experimento Este matraz fue incubado por 7 diacuteas a 37 degC con agitacioacuten para aclimatar a los microorganismos

612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHSe realizaron dos experimentos En el primer experimento fue controlado el pH los valores de pH utilizados fueron 45 7 y 9 Fue preparado 100 mL del medio por cada matraz Los matraces inoculados con 10 mL del matraz anterior fueron incubados a 37 degC con agitacioacuten

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 01Extracto de levadura 10Sacarosa 10KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

Fueron realizados tres medios diferentes con los siguientes valores de pH 45 7 9El Aacutecido Tereftaacutelico se disuelve en NaOH para tener una concentracioacuten de 10 gL se necesitoacute 62 perlas

de NaOHSe utilizoacute agua potable para preparar los medios

19

613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioSe deseaba encontrar un microorganismo observando si los componentes del medio teniacutean relacioacuten con el crecimiento de los microorganismos Fue preparado 100 mL del medio de cultivo como se muestra en la tabla 2 La concentracioacuten de extracto de levadura sacarosa y nitrato de potasio fue modificada La concentracioacuten de acido tereftaacutelico utilizada fue de 1 gL 05 gL y 01 gL Para extracto de levadura y sacarosa 10 gL 5gL y 1gL Para KNO3 la concentracioacuten fue 05 gL 025 gL y 01 gLPara las uacuteltimas resiembras fueron preparados los medios con agua destiladaLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioEl medio de cultivo conteniacutea una mezcla de aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Fue preparado 100 mL de este medio con agua destiladaEl medio fue incubado a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 1Polietilenglicol 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

615 Crecimiento de Aacutecido Tereftaacutelico y PolietilenglicolPara comprobar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y aislar un microorganismo de los medios de cultivo en los experimentos anteriores fue realizada tincioacuten Gram a las diferentes muestras tomadas durante el experimento

616 Crecimiento en placasEl medio que fue utilizado para las placas fue el mismo para los matraces con medio liacutequido Tomando en cuenta que la cantidad de agar es de 15 glitro El medio no conteniacutea sacarosa y extracto de levadura La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y polietilenglicol en el medio fue de 1 gL Las placas fueron incubadas por 7 diacuteas a temperatura ambiente

617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLC

20

Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

21

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

22

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

5 JUSTIFICACIOacuteN

En la recuperacioacuten o reciclado de PET la inversioacuten que se hace es alta soacutelo se recupera un 35 y el otro 65 se pierde ya sea en el mismo proceso en la calle o en los rellenos sanitarios31 El tratamiento de PET por reciclado presenta desventajas en el proceso mecaacutenico se requiere que el material se encuentre libre de sustancias toxicas o peligrosas impurezas y contaminacioacuten de otros plaacutesticos o materiales El proceso para reciclar consta de varios pasos donde el plaacutestico debe ser lavado para eliminar las impurezas y necesita de una etapa de neutralizacioacuten del material con una solucioacuten acuosa de aacutecido foacutesforico produciendo residuos en el proceso lo cuales pocas veces tienen tratamiento y terminan en el drenaje Ademaacutes el producto que se obtiene al final del proceso es de baja calidad el mercado para este producto es maacutes reducido y hay mayor volumen de rechazos

Aunque el tratamiento quiacutemico presenta mejores ventajas una desventaja es que el proceso requiere adicioacuten de compuestos que el material este separado por tipos de resina y produce emisiones de CO2 En otros procesos es necesario utilizar altas temperaturas o hay produccioacuten de monoacutexido de carbono El producto es de menor calidad que la resina original por su caracteriacutestica anterior su uso es destinado a otros productos compiten con los productos derivados del original y no se puede realizar el proceso varias veces 3345

Aislar un microorganismo capaz de degradar PET beneficiaria la recuperacioacuten de los intermediarios Para evitar contaminacioacuten por nuestro proceso no se desea antildeadir ninguacuten compuesto adicional en el experimento solo los elementos que el metabolismo de un microorganismo necesita para vivir

Tambieacuten ayudaraacute a la industria del PET que ha crecido en Meacutexico porque la poca posibilidad de degradacioacuten natural del PET el aumento de la demanda por el consumidor y la gran contaminacioacuten por envases causa que productores busquen otros plaacutesticos con propiedades similares al PET pero con mayor posibilidad de degradacioacuten logrando que la produccioacuten y utilizacioacuten del plaacutestico disminuya232

Una forma de solucionar este problema es con biotecnologiacutea aplicando la biorremediacioacuten buscando un microorganismo degradador de PET No se ha reportado estudios donde un ambiente desnitrificante afecte en la degradacioacuten por lo que se desea trabajar en estas condiciones para determinar si un ambiente desnitrificante interviene en la degradacioacuten del PET

17

6 METODOLOGIacuteA

General

Se disentildeoacute una metodologiacutea donde los microorganismos que degraden PET consuman primero los precursores La figura 3 muestra las etapas que se llevaron a cabo durante la experimentacioacuten

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto

1- Las muestras fueron obtenidas de diferentes fuentes excrementos de algunos animales como las ratas del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

2- De la muestras fueron aislados los microorganismos los cuales fueron sembrados en dos medios diferentes El primer medio teniacutea como sustrato Aacutecido Tereftaacutelico y el segundo Polietilenglicol

3- Los microorganismos que crecieron en cualquiera de estos medios fueron sembrados en un nuevo medio El nuevo medio conteniacutea una mezcla de Polietilenglicol y Aacutecido tereftaacutelico

4- Del medio anterior fueron aislados los microorganismos que crecieron y sembrados en un medio con uacutenico sustrato el PET molido

18

Obtencioacuten de muestras

Crecimiento de microorganismos

PolietilenglicolAacutecido tereftaacutelico

Polietilenglicol + Aacutecido tereftaacutelico

Oligoacutemeros de PET

PET molido

NOTA Todos los pasos se realizaron en ambiente combinado es decir se modificaron las condiciones ambientales con nitroacutegeno

61 Materiales y meacutetodos

611 MuestreoLas muestras fueron tomadas de diferentes fuentes agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantesTodas las muestras fueron juntadas para crear una sola Fue inoculado con 20 mL de la muestra un matraz con el medio de cultivo propuesto para el experimento Este matraz fue incubado por 7 diacuteas a 37 degC con agitacioacuten para aclimatar a los microorganismos

612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHSe realizaron dos experimentos En el primer experimento fue controlado el pH los valores de pH utilizados fueron 45 7 y 9 Fue preparado 100 mL del medio por cada matraz Los matraces inoculados con 10 mL del matraz anterior fueron incubados a 37 degC con agitacioacuten

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 01Extracto de levadura 10Sacarosa 10KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

Fueron realizados tres medios diferentes con los siguientes valores de pH 45 7 9El Aacutecido Tereftaacutelico se disuelve en NaOH para tener una concentracioacuten de 10 gL se necesitoacute 62 perlas

de NaOHSe utilizoacute agua potable para preparar los medios

19

613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioSe deseaba encontrar un microorganismo observando si los componentes del medio teniacutean relacioacuten con el crecimiento de los microorganismos Fue preparado 100 mL del medio de cultivo como se muestra en la tabla 2 La concentracioacuten de extracto de levadura sacarosa y nitrato de potasio fue modificada La concentracioacuten de acido tereftaacutelico utilizada fue de 1 gL 05 gL y 01 gL Para extracto de levadura y sacarosa 10 gL 5gL y 1gL Para KNO3 la concentracioacuten fue 05 gL 025 gL y 01 gLPara las uacuteltimas resiembras fueron preparados los medios con agua destiladaLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioEl medio de cultivo conteniacutea una mezcla de aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Fue preparado 100 mL de este medio con agua destiladaEl medio fue incubado a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 1Polietilenglicol 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

615 Crecimiento de Aacutecido Tereftaacutelico y PolietilenglicolPara comprobar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y aislar un microorganismo de los medios de cultivo en los experimentos anteriores fue realizada tincioacuten Gram a las diferentes muestras tomadas durante el experimento

616 Crecimiento en placasEl medio que fue utilizado para las placas fue el mismo para los matraces con medio liacutequido Tomando en cuenta que la cantidad de agar es de 15 glitro El medio no conteniacutea sacarosa y extracto de levadura La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y polietilenglicol en el medio fue de 1 gL Las placas fueron incubadas por 7 diacuteas a temperatura ambiente

617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLC

20

Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

21

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

22

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

6 METODOLOGIacuteA

General

Se disentildeoacute una metodologiacutea donde los microorganismos que degraden PET consuman primero los precursores La figura 3 muestra las etapas que se llevaron a cabo durante la experimentacioacuten

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto

1- Las muestras fueron obtenidas de diferentes fuentes excrementos de algunos animales como las ratas del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

2- De la muestras fueron aislados los microorganismos los cuales fueron sembrados en dos medios diferentes El primer medio teniacutea como sustrato Aacutecido Tereftaacutelico y el segundo Polietilenglicol

3- Los microorganismos que crecieron en cualquiera de estos medios fueron sembrados en un nuevo medio El nuevo medio conteniacutea una mezcla de Polietilenglicol y Aacutecido tereftaacutelico

4- Del medio anterior fueron aislados los microorganismos que crecieron y sembrados en un medio con uacutenico sustrato el PET molido

18

Obtencioacuten de muestras

Crecimiento de microorganismos

PolietilenglicolAacutecido tereftaacutelico

Polietilenglicol + Aacutecido tereftaacutelico

Oligoacutemeros de PET

PET molido

NOTA Todos los pasos se realizaron en ambiente combinado es decir se modificaron las condiciones ambientales con nitroacutegeno

61 Materiales y meacutetodos

611 MuestreoLas muestras fueron tomadas de diferentes fuentes agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantesTodas las muestras fueron juntadas para crear una sola Fue inoculado con 20 mL de la muestra un matraz con el medio de cultivo propuesto para el experimento Este matraz fue incubado por 7 diacuteas a 37 degC con agitacioacuten para aclimatar a los microorganismos

612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHSe realizaron dos experimentos En el primer experimento fue controlado el pH los valores de pH utilizados fueron 45 7 y 9 Fue preparado 100 mL del medio por cada matraz Los matraces inoculados con 10 mL del matraz anterior fueron incubados a 37 degC con agitacioacuten

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 01Extracto de levadura 10Sacarosa 10KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

Fueron realizados tres medios diferentes con los siguientes valores de pH 45 7 9El Aacutecido Tereftaacutelico se disuelve en NaOH para tener una concentracioacuten de 10 gL se necesitoacute 62 perlas

de NaOHSe utilizoacute agua potable para preparar los medios

19

613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioSe deseaba encontrar un microorganismo observando si los componentes del medio teniacutean relacioacuten con el crecimiento de los microorganismos Fue preparado 100 mL del medio de cultivo como se muestra en la tabla 2 La concentracioacuten de extracto de levadura sacarosa y nitrato de potasio fue modificada La concentracioacuten de acido tereftaacutelico utilizada fue de 1 gL 05 gL y 01 gL Para extracto de levadura y sacarosa 10 gL 5gL y 1gL Para KNO3 la concentracioacuten fue 05 gL 025 gL y 01 gLPara las uacuteltimas resiembras fueron preparados los medios con agua destiladaLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioEl medio de cultivo conteniacutea una mezcla de aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Fue preparado 100 mL de este medio con agua destiladaEl medio fue incubado a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 1Polietilenglicol 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

615 Crecimiento de Aacutecido Tereftaacutelico y PolietilenglicolPara comprobar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y aislar un microorganismo de los medios de cultivo en los experimentos anteriores fue realizada tincioacuten Gram a las diferentes muestras tomadas durante el experimento

616 Crecimiento en placasEl medio que fue utilizado para las placas fue el mismo para los matraces con medio liacutequido Tomando en cuenta que la cantidad de agar es de 15 glitro El medio no conteniacutea sacarosa y extracto de levadura La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y polietilenglicol en el medio fue de 1 gL Las placas fueron incubadas por 7 diacuteas a temperatura ambiente

617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLC

20

Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

21

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

22

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

NOTA Todos los pasos se realizaron en ambiente combinado es decir se modificaron las condiciones ambientales con nitroacutegeno

61 Materiales y meacutetodos

611 MuestreoLas muestras fueron tomadas de diferentes fuentes agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantesTodas las muestras fueron juntadas para crear una sola Fue inoculado con 20 mL de la muestra un matraz con el medio de cultivo propuesto para el experimento Este matraz fue incubado por 7 diacuteas a 37 degC con agitacioacuten para aclimatar a los microorganismos

612 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico controlando pHSe realizaron dos experimentos En el primer experimento fue controlado el pH los valores de pH utilizados fueron 45 7 y 9 Fue preparado 100 mL del medio por cada matraz Los matraces inoculados con 10 mL del matraz anterior fueron incubados a 37 degC con agitacioacuten

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 01Extracto de levadura 10Sacarosa 10KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

Fueron realizados tres medios diferentes con los siguientes valores de pH 45 7 9El Aacutecido Tereftaacutelico se disuelve en NaOH para tener una concentracioacuten de 10 gL se necesitoacute 62 perlas

de NaOHSe utilizoacute agua potable para preparar los medios

19

613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioSe deseaba encontrar un microorganismo observando si los componentes del medio teniacutean relacioacuten con el crecimiento de los microorganismos Fue preparado 100 mL del medio de cultivo como se muestra en la tabla 2 La concentracioacuten de extracto de levadura sacarosa y nitrato de potasio fue modificada La concentracioacuten de acido tereftaacutelico utilizada fue de 1 gL 05 gL y 01 gL Para extracto de levadura y sacarosa 10 gL 5gL y 1gL Para KNO3 la concentracioacuten fue 05 gL 025 gL y 01 gLPara las uacuteltimas resiembras fueron preparados los medios con agua destiladaLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioEl medio de cultivo conteniacutea una mezcla de aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Fue preparado 100 mL de este medio con agua destiladaEl medio fue incubado a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 1Polietilenglicol 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

615 Crecimiento de Aacutecido Tereftaacutelico y PolietilenglicolPara comprobar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y aislar un microorganismo de los medios de cultivo en los experimentos anteriores fue realizada tincioacuten Gram a las diferentes muestras tomadas durante el experimento

616 Crecimiento en placasEl medio que fue utilizado para las placas fue el mismo para los matraces con medio liacutequido Tomando en cuenta que la cantidad de agar es de 15 glitro El medio no conteniacutea sacarosa y extracto de levadura La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y polietilenglicol en el medio fue de 1 gL Las placas fueron incubadas por 7 diacuteas a temperatura ambiente

617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLC

20

Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

21

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

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La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

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74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

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Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

613 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioSe deseaba encontrar un microorganismo observando si los componentes del medio teniacutean relacioacuten con el crecimiento de los microorganismos Fue preparado 100 mL del medio de cultivo como se muestra en la tabla 2 La concentracioacuten de extracto de levadura sacarosa y nitrato de potasio fue modificada La concentracioacuten de acido tereftaacutelico utilizada fue de 1 gL 05 gL y 01 gL Para extracto de levadura y sacarosa 10 gL 5gL y 1gL Para KNO3 la concentracioacuten fue 05 gL 025 gL y 01 gLPara las uacuteltimas resiembras fueron preparados los medios con agua destiladaLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

614 Medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol variando la concentracioacuten de algunos componentes del medioEl medio de cultivo conteniacutea una mezcla de aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol Fue preparado 100 mL de este medio con agua destiladaEl medio fue incubado a temperatura ambiente con agitacioacuten (100 RPM)

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)Aacutecido Tereftaacutelico 1Polietilenglicol 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

615 Crecimiento de Aacutecido Tereftaacutelico y PolietilenglicolPara comprobar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y aislar un microorganismo de los medios de cultivo en los experimentos anteriores fue realizada tincioacuten Gram a las diferentes muestras tomadas durante el experimento

616 Crecimiento en placasEl medio que fue utilizado para las placas fue el mismo para los matraces con medio liacutequido Tomando en cuenta que la cantidad de agar es de 15 glitro El medio no conteniacutea sacarosa y extracto de levadura La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y polietilenglicol en el medio fue de 1 gL Las placas fueron incubadas por 7 diacuteas a temperatura ambiente

617 Cuantificacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por HPLC

20

Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

21

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

22

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Para la determinacioacuten de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten del compuesto usando la teacutecnica de HPLC Las caracteriacutesticas del equipo a utilizar de HPLC fueron HPLC (Consta Metric 3500) equipado con un dectector UV (SpectroMonitor 3200) y una columna Phenomenex Prodigy 5 Ods Serie 254375 Fase moacutevil Acetonitrilo-agua (6040 vv) y un flujo 03 mLmin A 254 nmCada muestra a inyectar al equipo fue filtrada con filtros de 022μm para evitar la existencia de contaminacioacuten orgaacutenica y el aumento de la presioacuten en el equipo

618 Cuantificacioacuten de NitratosLa cuantificacioacuten de Nitratos fue determinada usando el meacutetodo espectrofotomeacutetrico UV Las medidas de absorbancia -UV a 220 nm permitieron la determinacioacuten de nitratos que son absorbentes a esta longitud de onda Debido a que las materias orgaacutenicas tambieacuten pueden absorber a esta longitud de onda fue realizada una segunda lectura a 275 nm para obtener la medida relativa soacutelo a nitratos17 Reactivos Solucioacuten madre de nitrato para la cual se secoacute nitrato de potasio KNO3 en un horno a 105ordmC24 horas se disolvioacute 07218 gramos en agua y se realizoacute una dilucioacuten a 1000 mL (1mL = 100 mg NO3

- -N) Fue preparado la solucioacuten intermedia de nitratos donde se hizo una dilucioacuten 100 mL de la solucioacuten madre de nitrato a 1000 mL con agua (100 mL=100mg NO3

- -N) La solucioacuten de aacutecido clorhiacutedrico (HCl) debiacutea estar a una concentracioacuten 1N Procedimiento Tratamiento de la muestra Sobre 5 mL de muestra transparente filtrada en un filtro de 022 μm fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl y homogeneizado Preparacioacuten de la curva de patrones Fue preparado un estaacutendar de calibrado de nitrato en el rango de 0 a 07 mL de la solucioacuten intermedia de nitrato NO3

- -N por dilucioacuten a 5 mL para obtener concentraciones 0 02 06 14 20 30 40 60 y 70 μg de N_NO3mL Despueacutes fue antildeadido 01mL de solucioacuten de HCl Los patrones de NO3

- fueron tratados del mismo modo que las muestras Medida espectofotomeacutetrica Para esta determinacioacuten se utilizoacute la longitud de onda de 220 nm para obtener la lectura de NO3

- y 275nm para determinar la interferencia Expresioacuten de resultados Para muestras y patrones fue restada 2 veces la absorbancia leiacuteda a 275nm de la lectura a 220nm para obtener la absorbancia debida a los NO3

- y construir la curva de calibracioacuten de la cual se obtuvo la concentracioacuten de la muestra

21

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

22

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

6 Medio de cultivo con PET

El medio de cultivo que fue utilizado para este paso es el mismo que se trabajoacute para los demaacutes experimentos El medio de cultivo teniacutea una concentracioacuten de 1 gL de PETLos medios fueron incubados a temperatura ambiente con agitacioacuten (120 RPM)

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores

Compuesto Concentracioacuten (gL)PET 1Sacarosa 01KNO3 025KH2PO4 01MgSO47H2O 005NaCl 005pH -

6110 Cuantificacioacuten de Polietilenglicol y PETLa degradacioacuten de polietilenglicol fue cuantificada por medio del caacutelculo de la demanda quiacutemica de oxigeno (DQO) la cual es una medida de la capacidad de consumo de O2 por parte de la materia orgaacutenica en una muestra liacutequida efecto que da una idea de la cantidad de materia presente

Fueron usadas las siguientes soluciones

bull Solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M

bull Solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4

bull Solucioacuten de H2SO4

bull Solucioacuten indicadora de ferroina (1485 g de 1-10-O-fenantrolina monohidratada y 695 mg de

FeSO47H2O en 100 mL)

bull Solucioacuten de (NH4)2[Fe(SO4)] 26H2O (SAF)

En tubos de ensaye fueron colocados 25 mL de muestra (de cada uno de los nueve medios por duplicado para la elaboracioacuten del blanco fue usada agua destilada en lugar de la muestra) y fue agregado 15 mL de solucioacuten de digestioacuten de K2Cr2O7 00167 M Fue antildeadido 35 mL de solucioacuten de H2SO4-Ag2SO4 fueron cerrados los tubos y agitadosLos tubos fueron colocados en una gradilla y llevados a un horno a 150 degC durante dos horas en condiciones de reflujo Pasadas las dos horas se dejaron enfriarFueron agregadas dos gotas de solucioacuten de ferroina y la muestra fue titulada con la solucioacuten SAF agitando durante todo el proceso El punto final de la titulacioacuten fue un cambio de color azul verdoso a marroacuten rojizo

22

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

La DQO fue calculada de la siguiente forma

DondeDQO = mg O2 LA = mL de SAF utilizados para el blancoB = mL de SAF utilizados para la muestraM = molaridad del SAF8 = equivalente quiacutemico del oxiacutegeno1000 = factor de conversioacuten

23

muestra de mL10008)( timestimestimesminus= MBADQO

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

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2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

7 RESULTADOS y DISCUSIOacuteN

A partir de los antecedentes que existen de la degradacioacuten de PET fueron decididas las diferentes fuentes de muestreo Se determinoacute que las muestras debiacutean ser tomados de lugares donde exista una cantidad de residuos de PET como botellas y productos derivados del plaacutestico por lo que fueron tomadas muestras de agua de canal tierra y lixiviados de un tiradero de basura donde se concentraba una cierta cantidad de botellas y excremento de algunos rumiantes (Figura 4) Fueron utilizadas las muestras del excremento de algunos rumiantes porque en el rumen crecen microorganismos como bacterias hongos y protozoarios capaces de degradar varios poliacutemeros como celulosa hemicelulosa almidoacuten y proteiacutenas38 Ademaacutes se crea de forma natural un microclima anaerobio que funciona como fermentador natural de alimentos en vacas borregos y caprinos el cual podiacutea contener alguacuten tipo de bacteria capaz de degradar el PET 1

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago

de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc

Para encontrar un microorganismo capaz de degradar el PET o sus precursores en un menor tiempo las muestras fueron juntadas de esta forma se puede encontrar un microorganismo o bien determinar si un consorcio esta degradando el precursor Despueacutes de aclimatar a los microorganismos fueron realizados los experimentos con los precursores el Aacutecido Tereftaacutelico y Polietilenglicol

71 Medios de cultivo con Aacutecido TereftaacutelicoFueron preparados matraces con un medio de cultivo modificado a partir de un medio para la degradacioacuten de otros poliacutemeros24 Estos matraces con 100 mL del medio fueron inoculados con 10 mL de los matraces iniciales El crecimiento se presento alrededor de 7 a 15 diacuteas por lo que cada resiembra fue realizada alrededor de una semana (figura5) Se presentan las figuras maacutes significativas del crecimiento de los microorganismos en cada experimento en el control de pH y en el control de sustrato (figura 6 y 7) Se

24

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

puede observar el crecimiento de bacterias como bacilos Gram - cocos Gram + y - espirilos hongos de los cuales soacutelo se pueden apreciar hifas (fig 5b) y hialinas (fig 6c) y levaduras (fig 5a)

Figura 5 Medios de Cultivo a un diferente pH

c) a) b)

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la

concentracioacuten de los componentes del medio

a) b) c)Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c)

pH 9

25

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

72 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico

Para observar como creciacutean los microorganismos con Aacutecido Tereftaacutelico fue modificada la concentracioacuten del compuesto en el medio para esto se utilizaron tres concentraciones diferentes y fue observado el crecimiento de los microorganismos Tambieacuten la cantidad de sacarosa y extracto de levadura fue menor con el objetivo de disminuir la posibilidad de crecimiento por estos sustratos La concentracioacuten de sacarosa y levadura en las muestras que se presentan en la figura 5 es de 5 gL Fue manejada una concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico de 1 05 y 01 gL (a b c respectivamente) para la 1 deg resiembra (Fig 8 a b c) Se observoacute que el crecimiento fue mayor en concentraciones maacutes altas de Aacutecido Tereftaacutelico (Fig8a) que en las concentraciones maacutes bajas esta forma de crecimiento se presentoacute tambieacuten en las diferentes resiembras (fig 8 d e f) donde se manejaron las mismas concentraciones de los sustratos tanto de sacarosa extracto de levadura y Aacutecido Tereftaacutelico El crecimiento es muy poco en las muestras con una concentracioacuten de 01 gL Por lo que se sugiere que los microorganismos estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico como un sustrato principal para su crecimiento

Los microorganismos que estaacuten utilizando el Aacutecido Tereftaacutelico podraacuten utilizar una enzima para degradar el compuesto Algunas de las investigaciones que se han realizado se basan en la degradacioacuten del aacutecido ftaacutelico para disminuir la contaminacioacuten por plaacutesticos El aacutecido ftaacutelico se utiliza tambieacuten para la produccioacuten de poliacutemeros26 El aacutecido ftaacutelico es clasificado como un producto quiacutemico toacutexico a una concentracioacuten alta A partir la de la degradacioacuten de este aacutecido se podriacutean aislar tambieacuten microorganismos

El aacutecido tereftaacutelico y ftaacutelico tienen una moderada resistencia a la degradacioacuten por bacterias el proceso se lleva acabo en presencia de oxigeno por lo que se ha observado Con las investigaciones de la degradacioacuten de aacutecido ftaacutelico se ha construido una ruta que utilizan ciertos microorganismos para degradar tereftalato como por ejemplo Comamonas testosteroni en la cual la enzima que interviene es la Aacutecido Tereftaacutelico 12 dioxigenasa 2226

26

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

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9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

a) b) c)

d) e) f)

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico a) 1 gL b) 05 gL c) 01 gL 2deg resiembra Figura d) 1 gL e) 05 gL f) 01 gL

73 Crecimiento en medio de cultivo con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicolEl crecimiento en estos medios de cultivo que no conteniacutean extracto de levadura y en donde la concentracioacuten de sacarosa fue de 01 gL fue de 5 a 7 diacuteas

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores

Para las uacuteltimas resiembras los medios de cultivo con la mezcla de precursores no conteniacutean sacarosa y el crecimiento fue en el mismo periodo Fue observado que los microorganismos consumiacutean Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol (fig 9)

27

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

74 Crecimiento modificando la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico y nitrato de potasio

Para determinar si la concentracioacuten de NO3 influyoacute en el crecimiento de los microorganismos y en cierta forma esta relacionada con la degradacioacuten de PET fueron modificadas las concentraciones de nitrato de potasio Se trabajoacute con dos concentraciones de Aacutecido Tereftaacutelico (1 y 01 gL) y tres diferentes concentraciones de nitrato de potasio (05 025 01 gL) El crecimiento fue mayor en una concentracioacuten menor de nitrato (Fig 913) y disminuye a concentraciones mayores (Fig 1011) Para observar si interviene en la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico el crecimiento de estas muestras fue comparado con una diferente concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este caso fue utilizada una menor concentracioacuten (01 gL)(Fig 102 inferior) El mismo crecimiento fue presente en estas muestras hay mayor crecimiento en concentraciones menores de nitrato (Fig 102 23) Con lo observado en las figuras estos resultados sugieren que el nitrato de potasio no interviene en la degradacioacuten de aacutecido terefataacutelico solo inhibe el crecimiento de los microorganismos porque a diferentes concentraciones de aacutecido tereftaacutelico se presenta el mismo crecimiento13 Los elementos que pueden estar en contacto con el Aacutecido Tereftaacutelico como utilizar nitroacutegeno a veces afecta en los procesos como en la biotransformacioacuten del aacutecido ftaacutelico a su isoacutemeros Por los datos que fueron obtenidos del experimento se muestra este fenoacutemeno donde la concentracioacuten de nitrogeno pareciera afectar o tener un efecto negativo en el crecimiento de los microorganismos pero no en la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico Ademaacutes que al modificar la concentracioacuten de nitrato preferentemente creceriacutean bacterias que utilizaban este compuestoPara descartar la posibilidad de que el nitrato no interviene en la degradacioacuten de tereftaacutelico fue realizada la cuantificacioacuten de nitratos

741 Cuantificacioacuten de nitratos

Para determinar si los microorganismos eran desnitrificantes y utilizaban los nitratos fue determinada la concentracioacuten en las muestras a diferentes tiempos Para realizar la medicioacuten las muestras fueron filtradas y fue realizada una dilucioacuten para que la concentracioacuten de las muestras fuera de 25 μmL La muestra tenia una concentracioacuten inicial de 250 μgmL Como se puede observar en la tabla 5 la concentracioacuten de nitratos disminuye conforme pasa el tiempo probablemente los microorganismos utilizan los nitratos creando un ambiente desnitrificarte

28

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras

Muestra (diacutea)

Absorbancia (nm)

Concentracioacuten (μgmL)

Concentracioacuten (μgmL) Factor

de dilucioacuten 1100

0 0440 248 2481 0427 241 2412 0347 195 1953 0267 149 1494 0212 118 1185 0197 108 1086 0112 060 60

29

Curva tipo NO3

y = 01745x + 00058R2 = 09985

0

02

04

06

08

1

12

14

0 2 4 6 8

Concentracioacuten (μg)

Ab

sorb

anci

a (n

m)

CURVA TIPO NO3

Concentracioacuten (μL)

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

11 12 13

21 22 23

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) Figura 92 1 2 y 3) Concentracioacuten menor de Aacutec Tereftaacutelico (01 gL)-Concentracioacuten

de NO3-(05 025 01 gL)

75 Crecimiento en el control de pH y crecimiento en placas

Esta parte del experimento fue realizada para determinar si el pH fue un factor para la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico En pH bajos hay crecimiento de maacutes bacterias y a un pH alto se presento un crecimiento mayor de hongos que de bacterias Pero en los tres diferentes pH se presento un crecimiento nunca existioacute una disminucioacuten del crecimiento de microorganismos por el pH en los matraces (fig 11 a b c)

Para iniciar con el aislamiento de los microorganismos degradadores del precursor de PET fueron sembrados en placas con el medio + Agar-agar El crecimiento fue alrededor de 6 a 7 diacuteas Primero crecieron en placas con el medio normal despueacutes del crecimiento en estas placas fue pasado a nuevas placas con un medio diferente El medio nuevo no conteniacutea extracto de levadura ni sacarosa fueron eliminados estos sustratos para asegurar que el microorganismo utilizaba el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol El crecimiento en las placas aparecioacute en el diacutea 6 (fig 12b) Se queriacutea observar si los microorganismo que habriacutean crecido en el medio con Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol como sustrato eran similares a los que teniacuteamos en los matraces para esto fue tomada una muestra de las placas y se realizoacute tincioacuten con el objetivo de observar los microorganismos presentes en las placas y compararlos

30

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

con los de los matraces y descartar una posible contaminacioacuten (fig 12 a) Los microorganismos que crecieron en la placa eran similares a los que creciacutean en los matraces por lo que se sugiere que nuestros microorganismos son los mismos y el crecimiento es por el Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol y no tanto por la sacarosa y el extracto de levadura

a) b) c)Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9

a) b)Figura 12 Crecimiento de microorganismos

76 Cuantificacioacuten por HPLC

761 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios controlando el pHPara asegurar que existiacutea degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico fue cuantificada la concentracioacuten del precursor por HPLC A partir de la teoriacutea de HPLC por los meacutetodos de cuantificacioacuten fue determinada la concentracioacuten de las muestras sabiendo que el aacuterea esta proporcionalmente relacionada con la concentracioacutenFue medida la cantidad de aacutecido tereftaacutelico para el experimento controlando el pH para observar como influye este factor en la degradacioacuten del precursor En la tabla 6 se muestran los valores de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en este experimento La concentracioacuten inicial en cada medio fue de 100 ppm fue hecha una dilucioacuten para que las muestras presentaran una concentracioacuten alrededor de 25 ppm

31

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

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Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

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8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

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Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

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Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

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9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

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INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

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Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

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12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Con los datos de la tabla se sugiere que la degradacioacuten de aacutecido tereftaacutelico aumenta a un pH aacutecido y a pH alcalino es menor la degradacioacuten por lo que el pH si afecta en la degradacioacuten del compuesto

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH

Fecha de la muestra pH

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)

Concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico al

final de la incubacioacuten (ppm)Considerando una dilucioacuten de 140

de aacutecido tereftaacutelico

biodegradado09-Sep 45 061 2463 753609-Sep 7 102 4080 591909-Sep 9 074 2964 703510-Oct 45 076 3069 693010-Oct 7 037 1498 850110-Oct 9 014 564 9435

Nov 45 009 376 9623Nov 7 011 447 9552Nov 9 087 3489 6510

762 Cuantificacioacuten de aacutecido tereftaacutelico en los medios donde la concentracioacuten del precursor varioacute

En las siguientes mediciones fue hecha otra curva tipo para calcular la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico Las muestras que fueron analizadas eran del experimento variando la concentracioacuten de los sustratos Se realizoacute una cineacutetica para observar la degradacioacuten con respecto al tiempo y tambieacuten fue observado el pH para observar si el de degradacioacuten aumentaba a pH aacutecido Los resultados que se obtuvieron de la cineacutetica con estas muestras sugieren que la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico por los microorganismos aumenta a pH aacutecidos

32

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

33

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico

Curva tipo Tereftalato y = 899329x + 3E+06R2 = 09707

0

5000000

10000000

15000000

20000000

25000000

0 5 10 15 20 25

Concentracioacuten (ppm)

Aacutere

a

Como se puede observar en el graacutefico 4 la concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico disminuye a tiempos mayores en la tabla 7 se muestran los resultados del aacuterea concentracioacuten y de degradacioacuten de las muestras que se analizaron La concentracioacuten para la muestra inicial es de 1000 ppm se hizo una dilucioacuten 1100 para que las muestras tuvieran una concentracioacuten de 10 ppm La concentracioacuten de aacutecido tereftaacutelico que muestran los resultados parece que fue mayor a la concentracioacuten que se tiene en el medio probablemente este error en la concentracioacuten se deba a una falla en la medicioacuten la calibracioacuten de la balanza o por el filtro que se utilizoacute en el tratamiento de las muestras Los resultados tambieacuten indicaban que la concentracioacuten del precursor fue menor en los uacuteltimos diacuteas de muestreo el porcentaje de degradacioacuten es bajo esto se debe a que el tiempo de muestreo fue dentro de los primeros diacuteas de crecimiento de los microorganismos en los matraces

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten(ppm)

Degradacioacuten Concentracioacuten (ppm)Factor de dilucioacuten 1100

1 14045896 1228 5 1228

2 13739376 1194 8 1194

3 13515624 1169 9 11694 12955856 1107 10 11075 12882126 1098 15 1098

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Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

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Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

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8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

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Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico

10811

112114116118

12122124

0 1 2 3 4 5 6

Tiempo (diacutea)

Con

cent

raci

oacuten (p

pm)

La degradacioacuten tambieacuten es diferente con respecto a la concentracioacuten de los compuestos como por ejemplo en la siguiente muestra donde se puede observar que aumenta

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2

Tiempo (diacuteas) Aacuterea Concentracioacuten (ppm)

Degradacioacuten()

Concentracioacuten (ppm) Factor de dilucioacuten 1100

2 7569626 508 50 500

3 7207742 460 64 460

5 7084141 450 65 450

Para determinar si en un tiempo mayor aumenta la degradacioacuten fue utilizada una muestra estaacutendar de 20 ppm (fig 13) Despueacutes fueron analizadas nuestras muestras las cuales teniacutean una concentracioacuten de 50 ppm La concentracioacuten de una muestra inicial fue de 1461 ppm (fig14) y la concentracioacuten de una muestra final fue de 198 ppm (fig15) Estos datos sugieren que hay casi un 92 de la degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico comprobando que nuestros microorganismos pueden degradar Aacutecido Tereftaacutelico y lo realizan en un tiempo de 20 diacuteasSe ha reportado que la biodegradacioacuten de compuestos como el dimetil terftalato empieza a las 60 horas6 y tambieacuten en un tiempo casi de 3 meses por lo que los resultados de nuestro experimento son buenos ya que el tiempo de degradacioacuten del Aacutecido Tereftaacutelico es alrededor de 15 diacuteas y se presenta un porcentaje de degradacioacuten cerca del 90 Comparando tambieacuten que la degradacioacuten se puede realizar con otros procesos como oxidativos donde la degradacioacuten se da en 30 minutos se sigue considerando

34

que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

35

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

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9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

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INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

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Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

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12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

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que el tiempo de degradacioacuten es bueno porque nuestro proceso no esta sometido a otros factores que lo acelerecen no se trabajoacute con temperaturas altas o adicionando glucosa donde la degradacioacuten puede ser de un 80 y 9023 soacutelo esta bajo las condiciones ambientales asegurando que los microorganismos degradadores de Aacutecido Tereftaacutelico pueden llegar a degradar PET en condiciones normales sin necesidad de utilizar otro compuesto o factor fiacutesico como acelerador de la reaccioacuten

77 Cuantificacioacuten en los medios por DQO

771 Degradacioacuten de PolietilenglicolLa determinacioacuten del de degradacioacuten de polietilenglicol fue realizada por el meacutetodo de DQO ya que es una forma de saber que concentracioacuten de materia orgaacutenica hay en una muestra En este caso las muestras fueron filtradas para eliminar microorganismos que interfirieran en las medicionesLos datos obtenidos por el experimento muestran que hay un de degradacioacuten alrededor de 21 diacuteas Para los medios con polietlienglicol el de degradacioacuten fue 8863 para el medio 17 8929 para el medio 31 y 8484 para el medio 53 En la tabla 9 se muestran los resultados para los medios que no contienen aacutecido tereftaacutelico soacutelo polietilenglicol ademaacutes tambieacuten se encuentran los medios que contienen una mezcla de los precursores

Tabla 9 Demanda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento

Muestra A DQO (mgL) Muestra B DQO (mgL)Control de Polietilenglicol 2112 Control de aacutec tereftaacutelico 1760

Control de Polietilenglicol 2112

17 120 17 160031 226 31 120053 32 53 1936

A muestras de medios que soacutelo contienen polietilenglicolB muestras de medios que contienen la mezcla de los precursores

La DQO experimental total de polietilenglicol y aacutecido tereftaacutelico fue de 3872 mg O2L y la teoacuterica fue de 3690 mg O2L dando un error del 49 A pesar de que el porcentaje de error entre la DQO total fue bajo no fue posible analizar los medios con la mezcla de los precursores es necesario utilizar otro meacutetodo para determinar la concentracioacuten de cada compuesto por lo que se utilizara HPLC para medir la concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y despueacutes obtener la concentracioacuten de polietilenglicolSe ha reportado microorganismo como Sphingomonads macrogoltabidus y Rhizobium sp Que utilizan polietilenglicol como fuente de carbono y energiacutea la degradacioacuten es oxidativa y la enzima que participa en este proceso es una deshidrogenasa (PEG-DH)814 Se cree que los microorganismo que degradan polietilenglicol de alto peso molecular y no utilizan los demaacutes componentes del medio estos componentes se convierten derivados aacutecidos que se acumulan en el medio12 esto explicariacutea la acidez de nuestros medios al termino de la incubacioacuten

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El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

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Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

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8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

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Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

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9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

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INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

El porcentaje de degradacioacuten que se reporta en investigaciones donde el tratamiento es quiacutemico-bioloacutegico es del 68 al 82 por lo que se considera bueno el porcentaje de degradacioacuten del polietilenglicol en nuestros medios10

El proceso tambieacuten se puede realizar en condiciones anaerobias donde se podriacutea obtener buen porcentaje de degradacioacuten de compuestos polimeacutericos Las investigaciones que se realizaron sobre condiciones aerobias y anaerobias reportan un 80 de degradacioacuten en 5 diacuteas en condiciones aerobias y alrededor de un 70 en condiciones anaerobias en 14 diacuteas con medios enriquecidos5 Los medios de nuestro experimento no contienen sacarosa por lo que es aceptable el tiempo de degradacioacuten del polietilenglicol porque no hay un sustrato el cual los microorganismos esteacuten adaptados y les ayude en la degradacioacuten del precursorCon estos resultados se sugiere que los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

772 Degradacioacuten de PET

Fue realizadas pruebas de degradacioacuten de PET por DQO los datos que se reportan sugieren que no se puede comprobar por el momento el porcentaje de degradacioacuten ademaacutes seriacutea bueno utilizar otro meacutetodo para demostrar la degradacioacuten ya que con DQO pueden existir interferencias de los productos de la degradacioacuten de PET por los microorganismos Si los microorganismos al degradar PET producen compuestos el valor de DQO aumentara o no seraacute por lo general alto por que las perdidas que sean menores no se podriacutean cuantificarSe pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacutenSe observo el crecimiento de los microorganismos en estos medios donde se pudo encontrar hongos y bacterias

36

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET

37

8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

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12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

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8 CONCLUSIONES

Los microorganismos utilizan el Aacutecido Tereftaacutelico como un factor de crecimiento Ademaacutes el crecimiento en los medios de cultivo que no contienen sacarosa sugiere que los microorganismos consumen el Aacutecido Tereftaacutelico

La degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico aumenta con un pH aacutecido el porcentaje de degradacioacuten del precursor alcanza un 90 en un periodo de 20 diacuteas

Los microorganismos consumen nitratos lo que sugiere que son desnitrificantes y se creoacute un ambiente desnitrificante

La degradacioacuten del polietilenglicol es cerca del 90 en 21 diacuteas los microorganismos utilizan como fuente de carbono el polietilenglicol

La degradacioacuten de PET no se pudo cuantificar se utilizara otros meacutetodos para comprobar esta degradacioacuten Por el momento los datos obtenidos de la degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico y polietilenglicol sugieren que los microorganismos probablemente podriacutean degradar el PET alrededor de 25 diacuteas

De acuerdo con las figuras se observa que el microorganismo que maacutes se presenta en los medios es un hongo filamentoso por lo que se sugieren que el microorganismo que consume en cantidad mayor los precursores del PET es un hongo y las bacterias lo hacen en menor cantidad

38

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

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Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

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9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

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12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial

39

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45

40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9

41

9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

42

INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

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9 RECOMENDACIONES PARA EL TRABAJO FUTURO

bull Realizar ensayos con temperatura para observar si este factor interviene en la degradacioacuten del PET Recordando que la produccioacuten del PET en la reaccioacuten se utiliza altas temperaturas puede que un microorganismo termoestable realice el proceso maacutes raacutepido

bull Tener cuidado al realizar las pruebas para identificacioacuten del microorganismo ya que en cada

resiembra los microorganismos alteran su tiempo de crecimiento por lo que son muy susceptibles a un cambio en su ambiente

bull Realizar ensayos en condiciones anaerobias para determinar si la degradacioacuten de los

precursores es mayor

bull Se pueden utilizar otros meacutetodos como HPLC o micrografiacutea SEM para cuantificar esta

degradacioacuten o disentildear un meacutetodo apoyado en las propiedades del PET capaz de reportar el porcentaje de degradacioacuten

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INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

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12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

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INDICE DE FIGURAS

Figura 1 Reacciones de polimerizacioacuten del PET 10

Figura 2 Diagrama para la produccioacuten de botellas de PET 10

Figura 3 Metodologiacutea experimental que se utilizoacute durante el desarrollo del proyecto 18

Figura 4 Muestra de las diferentes fuentes excrementos de algunos animales como el del estomago de rumiantes donde se crea una gran flora microbiana de rellenos sanitarios canales lixiviados etc 24

Figura 6 Microorganismos presentes en los medios de cultivo En estos matraces se modificoacute la concentracioacuten de los componentes del medio 25

Figura 7 Microorganismos presentes en el medio de cultivo controlando el pH a) pH 45 b) pH 7 c) pH 9 25

Figura 8 1deg resiembra-Concentracioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 27

Figura 9 Crecimiento en los medios de cultivo con la mezcla de los precursores 27

Figura 101 1 2 y 3) Concentracioacuten mayor de Aacutec Tereftaacutelico (1 gL)-Concentracioacuten de NO3- (05 025 01 gL) 30

Fig11 Crecimiento a pH 45 b) pH 7 c) pH 9 31

Figura 12 Crecimiento de microorganismos 36

Figura 13 Crecimiento de microorganismos en los matraces con PET 37

Figura 14 Cromatograma del estaacutendar de Aacutecido Tereftaacutelico 20 ppm 39

Figura 15 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico Muestra inicial 39

43

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

Figura 16 Cromatograma de Aacutecido tereftaacutelico Muestra final 40

Figura 17 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 45 40

Figura 18 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 7 41

Figura 19 Cromatograma de Aacutecido Tereftaacutelico pH 9 41

INDICE DE TABLAS

Tabla 1 Plaacutesticos maacutes utilizados 7

Tabla 2 Medios de cultivo para aclimatar a los microorganismos 19

Tabla 3 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 20

Tabla 4 Medio de cultivo que contiene la mezcla de los precursores 22

Tabla 5 Cuantificacioacuten de nitrato en las muestras 29

Tabla 6 Degradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico en matraces controlando el pH 32

Tabla 7 Concentracioacuten a diferentes tiempos de muestras del medio 33

Tabla 8 Biodegradacioacuten de Aacutecido tereftaacutelico muestra 2 34

Tabla 9 Demananda quiacutemica de oxiacutegeno en los medios del experimento 35

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento 48

INDICE DE GRAacuteFICOS

Graacutefico 1 Ciclo del nitroacutegeno 13Graacutefico 2 Curva tipo de Nitratos 29Graacutefico 3 Curva Tipo Aacutecido Tereftaacutelico 32Graacutefico 4 Biodegradacioacuten de Aacutecido Tereftaacutelico 33

44

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

12 Referencias

1 Altamirano J Castro-Nava S Mendoza-Martiacutenez 2004 Degradabilidad ruminal in vitro de almidoacuten de 21 variedades de sorgo con diferente genotipo de resistencia a sequiacutea INCI 29(6)329-333

2 CIT 2006 Posicioacuten de Plastivida Argentina respecto a los plaacutesticos biodegradables Plastivida 221-4

3 Gonzaacutelez C 2007 Diversidad de las especies desnitrificantes del geacutenero Halomonas Tesis doctoral Universidad de Granada 17-22

4 Hara H Eltis D Lindsay Davies E Mohn W 2007 Transcriptomic Analysis reveals a bifurcated terephthalate degradation pathway in Rhodococcus sp Strain RHA J Bacteriol 189(5) 1641ndash1647

5 Huang Y Li Q Xu D Lu Y Liao X Hong M Yan W 2005 Aerobic and anaerobic biodegradation of polyethylene glycols using sludge microbes Process biochemistry ISSN 1359-5113 4(1) 207-211

6 Jiax L Gu D 2003 Biodegradation of Dimethyl terephthalate by Pasteurella multocida sa follows an alternative biochemical pathway Ecotoxicology 15(4)391-397

7 Juhaz A Naidu R 2000 Bioremediation of high molecular weight polycyclic aromatic hydrocarbons a review of the microbial degradation of benzo[a]pyrene Intl BampB 4557-88

8 Kawai F Yamanaka H 1986 Biodegradation of polyethylene glycol by symbiotic mixed culture (obligate mutualism) Arch Microbiol 146(2)125-9

9 Kleerebezem R Hulshoff P Lettinga H 1999 The role of benzoate in anaerobic degradation of terephthalate Appl Environ Microbiol 65(3) 1161ndash1167

10 Lebrato-Martiacutenez J Mantzavinos D Livingston A Otal E 2001 Degradacioacuten de polietilenglicol 10000 mediante tratamiento integrado quiacutemico-bioloacutegico ISSN 0211-8173 210(21)55-62

11 LeeB Pometto A Fratzke A Bailey T 1991 Biodegradation of degradable plastic polyethylene by phanerochaete and Streptomyces speciest Applied and Enviromenal Microbiology 57(3)678-685

12 Lesley D Cook AK Cain R B 1979 Microbial degradation of polyethylene glycols Journal of Applied Microbiology 47(1)75-85

13 Liuand S Chi W 2003 CO2ndashH2-dependent anaerobic biotransformation of phthalic acid isomers in sediment slurries Chemosphere 52(6)951-958

45

14 Manabu S Miwa T Misako H Shogo E Johannis A Fusako K 2001 The first ftep in polyethylene glycol degradation by Sphingomonads proceeds via a flavoprotein alcohol dehydrogenase containing flavin adenine dinucleotide Journal of biotechnology 183(22)6694-6698

15 Marqueacutes-Calvo M Cerdaacute-Cueacutellar M Darwin P Jordi J Muntildeoz-Guerra S 2006 Enzymatic and microbial biodegradability of poly (ethylene terephthalate) copolymers containing nitrated units Polymer degradation and stability 9(11)2816-2817

16 Mendez C Vergaray G Vilma B Caacuterdenas K 2007 Aislamiento y caracterizacioacuten de micromicetos biodegradadores de polietileno Rev Peruacute biol13 (3)203-206

17 NMX-AA-082-1986 Contaminacioacuten del agua-determinacioacuten de nitroacutegeno de nitrato-eacutetodo Espectrofotomeacutetrico Ultravioleta

18 NMX-E-232-SCFI-1999 Industria del plaacutestico - Reciclado de plaacutesticos - simbologiacutea para la identificacioacuten del material constitutivo de artiacuteculos de plaacutestico ndash Nomenclatura

19 Orhan Y Hrenović J Buumlyuumlkguumlngoumlr H 2003 Biodegradation of plastic compost bags under controlied soil contidions Acta Chim 51579-588

20 Rintildea-Fernaacutendez N 2005 Estudio de la concentracioacuten de nitratos nitritos y amonio en el agua de consumo del partido de moreno ndash provincia de Buenos Aires Trabajo de Investigacioacuten Universidad de Flores

21 Turner 2000 Produccioacuten de Aacutecido tereftaacutelico Oficina espantildeola de patentes y marcas ES 2 206 894 T3 1901

22 Yong W Yiming Z Gerben J Z 1995 Molecular analysis of Isolaphthate and terephthalate degradation by Comamonas testosteroni YZW-D Environmental Health Perspectives 103(5)

23 Yumihara K Shigematsu T Hamada K Morimura S Kida K 2002 Anaerobic degradation of terephthalic acid and aniline by methanogenic consortia Japanese Journal of Water treatment biology 38(1)1-9

24 Zhang J Liu Z Zhang X 1995 Biodegradation of terephthalic acid (TA) and polyethylene terephthalate (PET) by microbe and enzyme Environmental Health Perspectives Supplements103 (5)

25 Zheng Y Yanful E K 2005 A Review of plastic waste biodegradation Critical Reviews in Biotechnology 25243-250

46

111 Referencias electroacutenicas

26 Burkee B Cain M Stephens S Meaghan F Michael T 2006 Phthalate family pathway map University of Minnesota

httpumbbdmsiumnedupthpth_maphtml

27 Bustamante S Meza F Poliacutemeros artiacuteficiales Seminario de Quiacutemica Orgaacutenica Universidad de Santiago de Chile httpfaculqybusachclfacultadprofesoresvillarroelsem13pdf

28 Castrilloacuten T Informe Biopoliacutemeros Dpto Tecnologiacuteas del envase de ainia httpwwwainiaeshtmlenviosenvaseboletinesartpdf

29 Centro Empresarial del plaacutestico 2000 Enciclopedia del Plaacutestico wwwaniqorgmxcipresclasificacionasp

30 Chatildeo E 2007 Todo sobre PET Revista Ambiente Plaacutestico 16 wwwambienteplasticocom

31 Compantildeia Eastman 2007 La Nueva Generacioacuten de la resina PET Revista Ambiente Plaacutestico 20

wwwambienteplasticocom

32 Conde M 2007 PET El suacuteper envase se impone Revista Ambiente Plaacutestico 698 wwwambienteplasticocom

33 El PET y su situacioacuten actual en el Distrito Federal Gobierno del Distrito Federal (Secretaria del Medio ambiente) 2001

wwwsmadfgobmxrsolidos0401clave

34 Friacuteas A Lema I Gavilaacuten A 2001 Situacioacuten de los envases plaacutesticos en Meacutexico Instituto Nacional de Ecologiacutea

httpwwwinegobmxpublicacionesgacetas422envaseshtmltop

35 Ibazeta R 2005 Historia del plaacutestico Gobierno de Mendoza (Direccioacuten General de Escuelas) httpwwwinegobmxpublicacionesgacetas422envaseshtml

36 International Chemical Safety Cards Ndeg CAS 100-21-0 wwwmtasesinshtipcsnspnnspn0330htm

37 Moldeado de PET 2007 httpwwwtextoscientificoscompolimerospetmoldeadodepet

38 Poy S 2005 Bacteacuterias para degradar envases de plaacutestico La Jornada httpwwwjornadaunammx20050601a02n1ciephp

39 Produccioacuten de PET2007 httpwwwtextoscientificospolimerospetproduccion-pet

47

40 Reciclaje PET proceso quiacutemico httpwwwnavarinicompet_recycling_sphtm

41 Schawansee E 2007 Basura de PET Revista Ambiente Plaacutestico 659wwwambienteplasticocom

42 Tecnologiacutea de transformacioacuten del plaacutesticos httpwwwanep-petcomcodigoprocesohtm

43 Trudy A Dickneider Petretec Industrial chemistry module (University of Scranton) academicscrantonedufacultyCANNM1industrialchemistryindustrialchemistrymodulespan

44 Tyler Millar 1994

45 Vargas-Fernaacutendez L 1994 Reciclado quiacutemico de plaacutesticos CEPIS httpwwwcepisorgpeeswwwfulltextrepind59rqpCEPIS-OPS-Reciclado quiacutemico de plaacutesticoshtm

48

Anexo 1

Tabla 10 Composicioacuten del medio que se utilizoacute para el experimento

Medio 5 7 9 17 31 42 45 53 54

CompuestoConcentracioacuten

gLConcentracioacuten

gL Concentracioacuten gLConcentracioacuten

gLConcentracioacuten

gLConcentracioacuten

gLConcentracioacuten

gL Concentracioacuten gLConcentracioacuten

gLAacutecido Tereftaacutelico 1 1 1 05 1 05 05 01 01Polietilenglicol 1 1 1 05 1 05 05 01 01

Sacarosa 01 01 01 01 01 01 01 01 1Nitrato de potasio 01 025 05 01 025 05 05 01 05Fosfato de potasio 01 01 01 01 01 01 01 01 01

Sulfato de magnesio 005 005 005 005 005 005 005 005 005Cloruro de sodio 005 005 005 005 005 005 005 005 05

49

• 211 Usos maacutes comunes
• 221 Propiedades del PET
• 223 Proceso de produccioacuten del PET
• Polimerizacioacuten