EVALUACIÓN DE HONGO FUSARIUM CULMORUM EN BOLSAS ECOAMIGABLES 

RESUMEN

Las bolsas de plástico se han convertido en un problema ecológico relevante. Se ha

acudido a diversos métodos para lidiar con esta problemática, sin embargo no han

causado un cambio importante en el manejo de sus residuos.

Ante esta problemática hemos optado por recurrir a un hongo recientemente

descubierto, el cual tiene la particularidad de degradar los plastificantes encontrados

en el PVC. Recientes estudios han demostrado que el DEHP (plastificante utilizado

para la elaboración de PVC) migra de su sitio, adhiriéndose a diferentes sustancias,

entre ellas se ha encontrado a los polietilenos.

Este trabajo se centra en poner en contacto diferentes bolsas de plástico con el

hongo y de esta manera identificar que estas bolsas pueden ser degradadas por la

presencia de cierta cantidad de plastificante.

Posterior a 60 horas del sometimiento de estas bolsas con el hongo, hallamos

actividad degradativa, lo cual indica que en efecto, los plastificantes pueden ser

encontrados en las bolsas de plástico, en menor o mayor cantidad teniendo en

cuenta la relación con sus características físicas (flexibilidad, rigidez)..

MARCO TEÓRICO

Los plásticos son polímeros orgánicos que tienen la característica de poder ser

moldeados y deformados fácilmente, además de que poseen una alta relación

resistencia/densidad, lo cual se traduce como propiedades de aislamiento térmico

eléctrico y propiedades resistentes a ácidos, disolventes y bases. Existen tres tipos

básicos de plásticos, los cuales son las resinas termoplásticas, las resinas termofijas

y los elastómeros. Su diferencia radica en que normalmente se les son añadidos,

por medio de diferentes procesos, otros aditivos como los estabilizantes, lubricantes,

plastificantes, pigmentos y colorantes que les permite a los plásticos adquirir más

1

propiedades como ser mas blandos, flexibles, de color, etc. (Castillo-Rodríguez,

2012). Tal es el caso del Di etilhexil ftalato (DEHP) en el PVC (policloruro de vinilo).

El DEHP, es un plastificante que se le añade comúnmente a los plásticos para

hacerlos más flexibles.

Ftalatos

Los ftalatos pertenecen a una familia de compuestos químicos que se usan

principalmente para producir PVC flexible y maleable, son utilizados debido a su

durabilidad y estabilidad. En estas aplicaciones se les conoce también como

“plastificantes”.

Son los más utilizados en todo el mundo y los podemos clasificar de acuerdo a su

peso molecular:

● Ftalatos altos: aquí se incluyen a los que tienen entre 7 y 13 átomos de

carbono en su cadena química principal, lo que les proporciona una mayor

permanencia y durabilidad. Los más comunes son el ftalato de diisononilo

(DINP), el ftalato de diisodecilo (DIDP) y el ftalato de dipropil heptilo (DPHP).

● Ftalatos bajos: incluyen aquellos que tienen entre 3 y 6 átomos de carbono

en su cadena química principal, los más comunes son el di (2-etilhexil)

(DEHP) y ftalato de dibutilo (DBP). (ChemicalSafetyFacts)

Anteriormente se creía que los plastificantes, eran materiales difíciles de migrar y

que no eran dañinos para el ser humano, sin embargo, estudios recientes han

demostrado lo contrario. (Muncke, J. 2012) Además de que en la producción de

plásticos de polipropileno, se utilizan catalizadores a base de ftalatos. (Muncke, J.

2012)

Bolsas de plástico

La mayoría de las bolsas de plástico están elaboradas de polietileno y polipropileno.

El polietileno se divide en principalmente en tres:

El polietileno de baja densidad (conocido como LDPE) se usa para bolsas

de un uso no tan rudo, un ejemplo de ello son las bolsas para prendas de tintorería,

2

las bolsas para comida congelada; envoltorios de plástico adherente y vasos de

bebidas.

El polietileno linear de baja densidad se usa en extrusión, películas de

plástico soplado, alimentos congelados, tubos para calefacción de suelos, película

extensible, tubos cosméticos y farmacéuticos, etc (RESINEX, 2019).

El polietileno de alta densidad se utiliza para la elaboración de envases

plásticos desechables. Se tiene entendido que éste al co-polimerizarse con el

propileno trae un polímero más resistente y a partir de él se crean bolsas de

plástico, envases de alimentos, detergentes; juguetes, entre otros productos (Pimsa,

2016).

El polipropileno (PP) es un polímero termoplástico, parcialmente cristalino, que se

obtiene de la polimerización del propileno. Pertenece al grupo de las poliolefinas y

es utilizado en una amplia variedad de aplicaciones que incluyen empaques para

alimentos, tejidos, equipo de laboratorio y componentes automotrices. Tiene gran

resistencia contra álcalis, ácidos y diversos solventes químicos.

El plástico como residuo

El plástico se ha convertido actualmente en uno de los materiales más usados en el

mundo; desde envases, elementos para construcción, partes de vehículos, sector

sanitario, electrodomésticos, jardinería, entre muchos otros productos de uso diario.

Las razones por la cual este material es tan utilizado, es porque es un material

barato de producir, cuyo empleo es de usar y tirar, siendo que la mayoría de estos

artículos terminan en vertederos “controlados”. Pero eso no es todo, ya que esto se

extiende incluso hasta ríos, mares y océanos. En el medio ambiente, uno de los

ecosistemas más dañados justamente es el océano, ya que se calcula que

anualmente unas 10 millones de toneladas de basura van a dar ahí, y de esto, un

80% son plásticos, 8 millones de toneladas.

Esto afecta principalmente a las especies marinas, y una de estas causas son los

aditivos que el plástico contiene que contaminan el agua y son ingeridos por los

3

animales, provocando disruptores endocrinos , reacciones alérgicas e incluso 1

cáncer. Pero el problema no termina ahí, ya que estos animales pueden entrar en la

cadena alimentaria y contaminar a otros. (Recytrans, 2014)

Otros ejemplos de enfermedades que provoca el plástico son: cáncer, infertilidad,

pubertad precoz, deformaciones del pene, hiperactividad, autismo, et. Además hace

un considerable daño a la especie humana, ya que muchos aditivos que contienen

los plásticos son peligrosos para la salud, aún en muy bajas dosis. (El plástico mata,

2017)

Una de las soluciones que se ha propuesto para atacar este problema ha sido el

reciclaje, que en este caso, consistiría en la recolección de los plásticos para que

una vez terminado su ciclo de vida útil, puedan ser transformados de nuevo en

nuevos materiales. (Yáñez y Rodríguez, 2012). Sin embargo en México, esta es una

cultura que aún no se desarrolla al 100%. Según López (2014) diputada del Partido

Verde Ecologista de México “En nuestro país de 37.5 millones de toneladas de

basura que se generan al año, 60% llega a rellenos sanitarios, mientras el resto se

va a tiraderos a cielo abierto y existen 7.5 millones de toneladas de desechos cuyo

destino se desconoce”.

● Reciclaje de bolsas

A nivel mundial se ocupan 1 trillón de bolsas de plástico y menos del 5% de las

bolsas son recicladas a nivel global. En México se utilizan diariamente 20 millones

de bolsas de plástico, y de 7 mil 300 millones de bolsas utilizadas anualmente, solo

el 1% se recicla. (Acosta, 2018)

Cabe resaltar, que el reciclaje de bolsas de plástico, no es la mejor opción, sin

embargo es la más inmediata.

La mejor opción para atacar este problema de frente y completamente, sería que las

personas dejaran de utilizar las bolsas de plástico, sin embargo, muchas veces es

1 Disruptor endócrino: sustancias químicas capaces de alterar el sistema hormonal y producir

mutaciones a nivel celular.

4

casi imposible, debido a que la mayoría de las cosas que compras ya están

empaquetadas en las mismas.

Para el proceso de reciclaje, el plástico llega a lugares especiales, en los que se

selecciona y se separa manualmente, después, unas máquinas cortan las bolsas en

mil pedazos; se lavan y se centrifugan 2 veces; luego de esto, ya están listas para

ser ocupadas nuevamente.

Descomponedores

En el suelo existen muchos organismos, desde los macroscópicos como las

lombrices o las cochinillas; hasta los seres microscópicos, ya sean bacterias u

hongos (Coleman, 2004, citado por Crespo, 2013) a los que se les es asignado el

nombre de organismos descomponedores y pertenecen a la clase de los

organismos saprótrofos¹. Estos la transforman en nutrientes que pueden ser

ocupados de nuevo por los productores, creando un ciclo.

Hongos saprófitos

Según Reyes Pazos, los hongos saprófitos están presentes en todos los entornos, 2

terrestres y acuáticos, aprovechando los nutrientes de las sustancias orgánicas

donde están en contacto. Se encuentran presentes muy comúnmente sobre la

superficie externa de las plantas, donde utilizan las sustancias secretadas por ellas

para su alimentación. Los hongos suelen ser los primeros en colonizar la materia

orgánica, pues tienen la capacidad metabólica de degradar la pared celular y liberar

el contenido del protoplasma, el cual es más fácilmente degradable. Suelen

comenzar la degradación desde el tallo, pero avanzan sobre los órganos,

infectando las hojas, ramas o hasta la planta entera. Ejemplos de estos hongos

descomponedores son la familia de Scopulariopsis, Fusarium, Phytophthora,

Pythium y Rhizoctonia(INTAGRI).

La familia Fusarium tienen una particularidad, ya que puede descomponer la pared

vegetal y además degradar plastificantes gracias a sus enzimas cutinasas. Sin

embargo, el único plastificante que se tiene registro en su degradación es el DEHP

encontrado en el PVC.

2 Saprótrofos: organismos que se alimentan de los restos de materia orgánica.

5

Fusarium y otras familias de hongos degradadores de plástico

Además de la familia de Fusarium, existe otra especie relevante con esta

característica degradadora, el hongo Pleurotus ostreatus:

1. Pleurotus ostreatus también puede mineralizar los plastificantes, sin embargo

no es una degradación completa. La diferencia de esta actividad enzimática radica

en que Pleurotus ostreatus produce una menor cantidad de cutinasas en

comparación con las que produce F. culmorum (Sánchez C. 2016).

2. Fusarium oxysporum: La presencia de Fusarium oxysporum en el medio de

cultivo conteniendo DEHF podría ser debida a las enzimas que posee, lo que le

permite emplear este compuesto como única fuente de carbono y energía. Se ha

reportado que la cutinasa forma parte del sistema enzimático de este hongo, misma

que participa de manera importante en la degradación de ftalatos. (Sánchez C.

2016)

Fusarium culmorum

W.G. Smith (2002) indica que son colonias de crecimiento rápido, vellosas,

algodonosas, inicialmente blancas, y, en algunos medios de cultivo, con una

pigmentación rosa en el centro que difunde a todo el cultivo. Las colonias

pigmentadas tienen el centro rosanaranja intenso, con zona marginal rosa pálido y

bordes blancos. Reverso de color rosa-naranja intenso.

Fusarium culmorum es un fitopatógeno y se ha observado en pacientes con asma. 3

Fusarium culmorum requiere de un alto contenido de humedad en el substrato para

su crecimiento y la síntesis de micotoxinas (> 20 %) pero ocasionalmente se

desarrolla en almacén cuando es expuesto a bajas temperaturas y alta humedad o

si el grano ha sido secado insuficientemente y de forma rápida.

Las condiciones en las que puede subsistir y crecer son: Temperaturas de 25°C, un

pH bajo, actividad de agua de 0.99. Además de que es una especie muy tolerante a

las bajas tensiones de O2 y presenta una alta resistencia a la radiación.

El hongo fusarium culmorum degrada el plastificante di(2-etilhexil)ftalato→DEHP

3 Fitopatógeno: Agentes nocivos que provocan enfermedad a las plantas que infectan.

6

El hongo Fusarium culmorum produce unas enzimas llamadas cutinasas, las cuales

tienen el poder de degradar los ftalatos. Tiene la capacidad de degradar

completamente el plastificante debido a su gran producción de estas enzimas.

Los plastificantes también se encuentran en las tintas que se usan en las industrias

papeleras y como componentes de los adhesivos que se encuentran en los sobres

de papel y cajas de cartón. Se ha encontrado que el plastificante DEHP del PVC, es

metabolizado por el hongo dando como producto butanodiol.

El butanodiol es conocido como una sustancia psicoactiva. Además de ser utilizado

en la industria cosmetiquera debido a su característica retenedora de humedad y

ayuda, además a que otras sustancias sean solubles en agua.

Cutinasas

Son enzimas hidrolíticas que catalizan la hidrólisis del polímero lipídico “cutina”. La

cutina es un polímero que consta de ácidos grasos de cadena larga que están

unidos entre sí por enlaces tipo éster, creando una red tridimensional rígida, está

formada principalmente por ácidos grasos 16:0 y 18:1 con grupos hidroxilo o

epóxidos situados en la parte media de la cadena o 14 al final, en el lado opuesto al

grupo carboxilo (Purdy y Kolattukudy, 1975 citado por Zúñiga, 2013 pag.14).

Según Zúñiga, la cutina tiene un papel importante en la protección de la pared del

tallo de las plantas ya que impide el acceso de patógenos.

A pesar de ello, se han encontrado microorganismos capaces de desnaturalizarla

por medio de enzimas denominadas cutinasas. Lo que hacen las cutinasas es

romper el enlace éster de la cutina provocando la liberación de sus monómeros.

Además de que pueden hidrolizar ésteres solubles y triglicéridos lo cual ha

promovido su aplicación en la industria alimenticia, de detergentes, degradación

enzimática de sustancias tóxicas y polímeros sintéticos.

Además pueden hidrolizar ésteres solubles y triglicéridos. Esta característica ha

promovido su aplicación en la industria alimenticia, de detergentes, producción de

biodiesel, degradación enzimática de sustancias tóxicas y polímeros sintéticos.

Hace mención a que la producción de la cutinasa es reprimida por la glucosa e

inducida por la cutina hidrolizada o sus principales constituyentes tales como el

7

ácido 16-hidroxihexadecanoico, el ácido 10,16-dihidroxihexadecanoico y el ácido

9,10,18-trihidroxipalmitico.

Hemos escogido este hongo en particular debido a que tiene varios beneficios como

lo son su fácil obtención y el tiempo que tarda en degradar los plastificantes;

además, por ser un hongo que aún no se ha estudiado lo suficiente y que creemos

tiene un potencial que se puede explotar muchísimo más, centrándonos en el tema

de los residuos plásticos.

OBJETIVO GENERAL

Evaluar la degradación de los plastificantes por el hongo Fusarium culmorum, en

diferentes tipos de bolsas.

OBJETIVO PARTICULAR

1. Cultivar en condiciones de laboratorio el hongo Fusarium culmorum.

2. Comprobar la degradación de Fusarium culmorum para cada bolsa de

plástico.

3. Comparar el grado de degradación en cada tipo de bolsa por Fusarium

culmorum para identificar la interacción más eficaz.

PROBLEMA

Las bolsas de plástico se han vuelto un producto de alto consumo y escasa

reutilización. Es ampliamente conocido que hay intentos donde las modificaciones

en su estructura y composición, las hacen más amigables al ambiente. Sin embargo,

su alta demanda y desecho, siguen generando un alto porcentaje de residuos, los

cuales afectan la salud del ser humano e influyen negativamente en el ambiente. De

lo anterior, surge la siguiente pregunta: Si los hongos favorecen la degradación de

los plásticos ¿cómo éstos pueden ayudar a reducir los altos contenidos de residuos

plásticos que hay en los vertederos o depósitos de desechos?

HIPÓTESIS

8

Exponer cultivos del hongo Fusarium culmorum con muestras provenientes de

diferentes tipos de bolsas, que a su vez presentan variación en su grosor, color y

flexibilidad, obtener una posible degradación podría demostrar cierta relación con el

supuesto contenido de plastificante que el hongo F. culmorum es capaz de

aprovechar.

DESARROLLO

Cultivo de Fusarium culmorum

El cultivo de Fusarium culmorum inició con la identificación del sustrato más

adecuado para su crecimiento natural. Se seleccionaron tres tipos de sustratos (ver

figura 1), aunque el plátano en descomposición era el más recomendado según la

literatura (Smith, 2002).

Figura 1. Sustratos utilizados para el

crecimiento natural de Fusarium culmorum. En

la foto se puede apreciar un plátano, aguacate

y limón en proceso de descomposición y con

evidencia de un micelio blanco relacionado

con el hongo de interés. Las variables para el

desarrollo del presente micelio, fue tierra

húmeda y temperatura ambiente.

Una vez que el micelio mostró cierto grado de crecimiento en los tres sustratos, se

procedió al aislamiento de los micelios obtenidos, lo cual sirvió como la prueba de

identificación de F. culmorum y como primer cultivo de éste. Dicho aislamiento y

prueba fue mediante la utilización de medio de cultivo Agar Dextrosa-Papa en placa

de petri y la siembra de muestras de los micelios obtenidos (ver figura 2). La

incubación de F. culmorum fue mediante la utilización de incubadora tipo estufa del

laboratorio a una temperatura de 25°C (ver figura 3).

Figura 2. Proceso de elaboración de placas de

petri de Agar Dextrosa-Papa, para el

aislamiento y cultivo del hongo Fusarium

culmorum.

9

Figura 3. Incubadora de una variable tipo

estufa. Instrumento utilizado para mantener la

temperatura de 25°C de manera constante.

Degradación de bolsas de plástico por Fusarium culmorum

El éxito en el aislamiento y cultivo de F. culmorum permitió realizar el proceso

experimental de degradación de las bolsas de plástico. Para este proceso se

utilizaron placas de petri con Agar Dextrosa-Papa para exponer a F. culmorum con

las muestras de las bolsas seleccionadas y con dos muestras de PVC.

Para hacer más eficiente el uso de los recursos del laboratorio, en total se utilizaron

16 placas de petri divididas en tres secciones (ver figura 4). En dichas secciones, se

expusó o no al hongo con las diferentes muestras de bolsas de plástico y las dos

muestras de PVC (ver tabla 1).

Figura 4. Ejemplo de placa de petri con

divisiones para la experimentación de la

degradación de Fusarium culmorum. La

sección identificada con C, corresponde al

control, mientras que las secciones B3 y B4,

corresponden a las secciones con las

muestras de las bolsas 3 y 4 respectivamente

(ver tabla 1).

10

Tabla 1. Codificación y ubicación de las muestras de las bolsas de plástico y el PVC que se expusieron a Fusarium culmorum.

Código Bolsa utilizada Fotografía Ubicación en placa de petri

B1

Bolsa biodegradable

B2

Bolsa transparente

B3

Bolsa verde

Código Bolsa utilizada Fotografía Ubicación en placa de petri

11

B4

Bolsa negra

B5

Bolsa plateada y rígida

PVC1 Consistencia flexible y delgada

PVC2 Consistencia rígida y ancha

RESULTADOS Tabla 2. Cultivo de hongo Fusarium culmorum en medio Agar Dextrosa-Papa obtenidos de sustrato de plátano en descomposición. En cada uno de los cultivos se evidencia el color rosado en la base del micelio, distintivo de F. culmorum.

12

Al observar los diferentes medios de cultivo en donde se colocaron los trozos de

PVC y bolsas plásticas, observamos con ayuda del microscopio estereoscópico los

diferentes medios, detectando actividad degradativa en la muestra de bolsa número

5.

En las muestras de las demás bolsas encontramos un porcentaje menor del hongo.

En el cultivo que contiene PVC descubrimos que el hongo comenzaba a envolver la

estructura de este plástico, sin embargo, aún no había indicios de degradación.

Tabla 3. Interacción de la degradación de los plastificantes en base al tiempo expuesto. Código de bolsas

24 hrs 48 hrs 60 hrs Evidencias

B1 No perceptible Interacción muy ligera

Interacción muy ligera

B2 No perceptible No perceptible No perceptible

13

B3 No perceptible Interacción muy ligera

Interacción muy ligera

B4 No perceptible Interacción muy ligera

Interacción perceptible

B5 No perceptible Interacción muy ligera

Interacción con visible cambio

PVC 1 No perceptible Interacción muy ligera

Interacción perceptible

PVC 2 No perceptible Interacción muy ligera

Interacción perceptible

ANÁLISIS E INTERPRETACIÓN DE RESULTADOS

En la mayoría de los cultivos no se mostró una prueba relevante de la degradación,

lo que nos hace suponer que esto tiene relación con el tipo de bolsas que se

utilizaron y a la falta de desarrollo que presentaba el hongo.

Como pudimos constatar anteriormente, la bolsa número 5 fue la que presentó

mayor índices de degradación; sospechamos que dicha bolsa está comprendida de

un mayor porcentaje de plastificante.

14

CONCLUSIONES

Gracias a los resultados obtenidos podemos concluir que las bolsas de plástico

contienen cierto porcentaje del plastificante DEHP independientemente de que el

material fuese PVC o no. Además, este varía en cantidad de acuerdo a las

cualidades encontradas en cada bolsa.

Los resultados no fueron en su totalidad los esperados ya que según nuestras

indagaciones, la bolsa que sería mayormente degradada sería la biodegradable

debido a su alta flexibilidad y por ende una una mayor cantidad de plastificantes. Sin

embargo descubrimos e identificamos que el plastificasnte DEHP ciertamente puede

encontrarse en otros productos que no fueran PVC.

Logramos identificar DEHP en diferentes bolsas de plástico lo que nos permitió

degradarlas y así cumplir con nuestro objetivo.

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