BIODEGRADACIN DE FENOL Y REMOCIN DE MERCURIO DIVALENTE POR LA BACTERIA ENTEROBACTER CLOACAE

Rocha Trejo Juana Esthera, Surez Herrera Martha Alicia. Laboratorio de Biotecnologa, Facultad de Ciencias Qumicas. Universidad Autnoma de Nuevo Len. Cd. Universitaria. Av. Pedro de Alba s/n. San Nicols de los Garza, Nuevo Len, Mxico.

Introduccin El problema de la contaminacin del agua por desechos que contienen fenoles es muy grave mundialmente, El fenol es un desecho txico industrial, se utiliza para la preparacin de resinas sintticas, colorantes, medicamentos, plaguicidas, curtientes sintticos, sustancias aromticas, aceites lubricantes y solventes [1]. La contaminacin del agua por mercurio es producido por industrias qumicas que producen cloro, plsticos, fbricas de fungicidas y de pinturas contra hongos, por minas de cinabrio (sulfuro de mercurio, HgS), en la extraccin de oro y de plata por el mtodo de amalgamacin y por las refineras del petrleo [2]. Se considera que la mitad del mercurio extrado es arrojado al medio ambiente, una parte en forma de vapor a la atmsfera y otra en los desechos industriales al suelo y al agua [3]; mientras que el mercurio divalente afecta de manera desfavorable no solo a la vida acutica, sino que tambin presenta el fenmeno de magnificacin, en el cul se va acumulando en la cadena alimenticia. Las bacterias son un grupo de microorganismos que se han empleado en procesos de degradacin de compuestos txicos. Las bacterias Gram negativas se adaptan con mayor facilidad a medios de cultivo que contienen compuestos fenlicos entre ellas se encuentra la familia Enterobacteriaceae [4].

Objetivo Utilizar microorganismos que realicen simultneamente la biodegradacin y la remocin de metales pesados, este trabajo evalu la capacidad de la bacteria Enterobacter cloacae para degradar fenol y mercurio simultneamente.

Materiales y Mtodos La cepa de Enterobacter cloacae empleada fue aislada de aguas residuales por cultivo de enriquecimiento. Un 5% de la suspensin de bacterias se adicion a volmenes de 50 mL de medio de cultivo de caldo de sales basales segn Castillo C.; 2006 [5], conteniendo 1g/L de fenol y 0.3g/L de mercurio en matraces Erlenmeyer de 250 mL. Se incubaron en condiciones aerobias, a una temperatura de 37 C y 120 rpm durante 24 horas. Se tomaron muestras a tiempos regulares para determinar el crecimiento bacteriano por espectrofotometra a 600 nm, el fenol residual por HPLC segn el mtodo Alfaro L. y Surez H.; 2006 [6]; y el mercurio residual se analiz por Absorcin Atmica utilizando una lmpara de ctodo hueco de mercurio, a una longitud de onda de 253.7 nm. Todos los experimentos se corrieron por triplicado.

Resultados Y Discusin

Efecto de fenol y mercurio en el crecimiento La degradacin de fenol utilizado como nica fuente de carbono por la cepa bacteriana Enterobacter cloacae (bacilos Gram negativos no esporulados), demostraron tener una alta resistencia y adaptacin en medios adicionados con 1 000 ppm de fenol. En los cultivos donde se adicion el fenol el comportamiento de las curvas de crecimiento cambia con respecto a los cultivos libres de fenol. Como puede apreciarse en la figura 1 se observa las distintas fases de crecimiento para y Enterobacter cloacae, en la curva en ausencia de fenol y mercurio la cepa muestra en las primeras 8 horas una fase de adaptacin, seguida por la fase de crecimiento exponencial de las 8 a las 14 horas entra en una fase estacionaria de las 14 a las 20 horas y a partir de las 20 horas se aprecia un descenso en la D.O. que correspondera a la fase de muerte. En los ensayos de Enterobacter cloacae con mercurio, se puede observar que no hay una fase de adaptacin, que a partir de la primera hora de incubacin entra a la fase de crecimiento exponencial y esta se prolonga hasta las 8 horas. De las 9 horas en adelante hay un descenso pronunciado del crecimiento y no se aprecia una fase estacionaria en la curva entrando directo a la fase de muerte, obteniendo a las 24 horas un log D.O. igual al valor inicial. Enterobacter cloacae en presencia de fenol y mercurio no presenta fase de

adaptacin entra de manera directa a la fase exponencial de las 0 a las 3 horas, de las 3 a las 8 horas presenta una fase estacionaria, de las 9 horas en adelante entra a la fase de muerte, observndose que a partir de las 20 horas hay un valor de log de D. O. menor al que se tena a las cero horas.

Figura 1. Cintica de crecimiento para la cepa bacteriana Enterobacter cloacae en a) Medio sin fenol, b) medio adicionado con fenol a 1 000 ppm, c) medio adicionado con mercurio a 300 ppm y d) medio adicionado con fenol a 1 000 ppm y 300 ppm de mercurio.

Una posible explicacin para el comportamiento en presencia de fenol es que cuando un cultivo bacteriano que est en la fase de crecimiento exponencial en un medio de cultivo nutritivo se pone en contacto con una sustancia txica, puede observarse un efecto bacteriosttico, bactericida o bacterioltico. El efecto bacteriosttico se observa por inhibicin del crecimiento sin que se llegue a la muerte del cultivo. Algunos agentes bacteriostticos como los antibiticos inhiben la sntesis protenica y actan unindose con los ribosomas. Sin embargo, este enlace no es muy estrecho y cuando disminuye la concentracin del agente txico, este se libera de los ribosomas y se presenta nuevamente la proliferacin (crecimiento). Adicionalmente en el medio de sales el fenol se encuentra como nica fuente de carbono y energa y esto se ve reflejado por el incremento en crecimiento con relacin al medio donde este est ausente

Remocin de cromo y mercurio en presencia y ausencia de fenol. En la figura 2 se muestra el comportamiento de remocin de mercurio por la cepa Enterobacter cloacae en medio adicionado con mercurio y en presencia y ausencia de fenol observndose que Enterobacter cloacae tiene una cada en

la concentracin de mercurio las primeras 3 horas. Posteriormente de las 3 a las 14 permanece en un valor casi constante y de las 15 a las 24 ocurre una remocin lenta por parte de esta bacteria. Para medio base adicionado con fenol y mercurio se observa como la remocin es moderadamente lenta. Las primeras 14 horas de contacto son las que afectan en la remocin del metal, de las 14 a las 24 horas permanece el valor de la curva de remocin casi constante.

Figura 2. Curvas de comparacin de la capacidad de remocin de mercurio con respecto al tiempo por la cepa Enterobacter cloacae a condiciones aerobias, 120 rpm y 37 C en a) ausencia de fenol y b) en presencia de fenol.

Degradacion de fenol en presencia y ausencia de metales.

Se utiliz la tcnica de HPLC para determinar la variacin de la concentracin de fenol en ausencia de metales; y en presencia de cromo y mercurio con respecto al tiempo. En la figura 3 se muestra el comportamiento de la cepa Enterobacter cloacae para la degradacin de fenol. Se observa que para medio base adicionado con mercurio afecta en la degradacin en comparacin de medio adicionado con cromo. Este a su vez presenta el mismo porcentaje de degradacin que en medio adicionado slo con fenol.

Figura 3. Biodegradacin de fenol, a) en ausencia de metales, b) en medio adicionado con 300 ppm de cromo hexavalente; y c) en medio adicionado con 300 ppm de mercurio respecto al tiempo por la cepa Enterobacter cloacae a condiciones aerobias, 120 rpm y 37 C

Conclusiones El fenol contribuye de manera favorable al crecimiento de ambas bacterias, ayudando a obtener una mejor capacidad de remocin del mercurio. Respecto a la degradacin de fenol Enterobacter cloacae es mejor degradadora de fenol en ausencia de mercurio, en presencia del metal se presenta una disminucin de la degradacin del fenol, esto se debe a que el mercurio afecta de manera desfavorable el crecimiento de la cepa. Para tener mejores resultados en cuanto a la degradacin de fenol y la remocin de cromo sera recomendable trabajar con el consorcio de ambas bacterias.

Agradecimientos Agradecimientos a la Facultad de Ciencias Qumicas de la Universidad Autnoma de Nuevo Len por las facilidades para llevar a cabo este proyecto.

Revisin bibliogrfica 1. Surez H, (2004), Aislamiento y caracterizacin de bacterias y hongos

filamentosos degradadores de elevadas concentraciones de fenol y clorofenoles. Tesis doctoral. La Habana, Cuba pp. 22-36.

2. Esparza,E. et al. (2002).Mtodo para el tratamiento de mercurio tanto en estado inico como metlico, contenido en soluciones, suspensiones,

en barros biolgicos o industriales y en petrleo. Comisin Nacional de

Actividades Espaciales. (CONAE)

3. eribasi, H., Yetis, . (2000). Biosorption of Ni and Pb by Phanerochaete chrysosporium from a Binary System Kinetics. Water SA. Vol. 27, No. 1, pp. 15-20.

4. Cerruti, M., Ortega, I., Palacios, L., (2000). Empresarios y empresas en el norte de Mxico. Monterrey: del estado oligrquico a la globalizacin. European Review of Latin American and Caribbean Studies. No. 69, pp. 3-27. Mxico.

5. Castillo, Z., Surez, H., (2007). Estudio de la resistencia a metales pesados por bacterias degradadoras de fenol. Tesis de Licenciatura, UANL.

6. Alfaro L, (2006), Oxidacin biolgica de fenol en un reactor discontinuo usando efluentes sintticos. Tesis de Maestra, UANL. pp. 5-10.