Evaluación de biopelículas para la degradación de hidrocarburos aromáticos policíclicos en agua de mar

Abstract

Fenantreno, acenafteno y fluoranteno pertenecen a los 16 hidrocarburos aromáticos policíclicos (HAPs) más peligrosos en el ambiente de acuerdo con la USEPA (Agencia de Protección Ambiental de los EUA). Su presencia en los organismos biológicos y en los sistemas ambientales significan efectos mutagénicos, teratogénicos, tóxicos, endocrinos y fisicoquímicos, por ello se consideran prioritarios para su rápida eliminación. Siendo los ecosistemas marinos de importancia comercial e industrial para México y el mundo, estos representan la mayor cuenca de hidrocarburos, vertidos intencional y no intencionalmente por fuentes antropogénicas y naturales. A pesar de que, los derrames a gran escala son socialmente más alarmantes, son los micro y medianos derrames los que aportan la mayor cantidad de hidrocarburos anualmente a los océanos. A diferencia de los diferentes métodos físicos para la degradación de HAPs, son los microorganismos los que juegan el mayor rol en la mitigación de este tipo de impactos ambientales. Este trabajo consistió en la implementación de un sistema de biorremediación de agua de mar contaminada con fenantreno, acenafteno y fluoranteno (HAPs de mayor importancia por sus efectos biológicos en ecosistemas marinos). Por ello, el objetivo general de este trabajo fue evaluar el uso de biopelículas para la degradación de hidrocarburos aromáticos policíclicos en agua de mar. Fenantreno, es generalmente usado como modelo para estudios de biodegradación de HAPs. Fluoranteno es uno de los contaminantes más abundantes en el ambiente y acenafteno es producido para fabricar colorantes, insecticidas, fungicidas, plásticos y productos farmacéuticos. Mutag Biochip es un acarreador de biopelículas que implementa la tecnología Reactor de Biopelícula de Lecho Móvil (MBBR: moving bed biofilm reactor) en el tratamiento biológico de aguas residuales y se basa en la inmovilización de microorganismos en la superficie activa del acarreador para que estos realicen la remoción de los elementos a degradar. Para este estudio, el acarreador se implementó para cultivar consorcios microbiológicos y remover fenantreno, acenafteno y fluoranteno en agua de mar. Se implementaron 4 tratamientos para la degradación de los HAPs antes mencionados: 1. Consorcio biológico formado (CB) fue un consorcio biológico de 5 cepas bacterianas marinas previamente caracterizadas por su habilidad de degradación de HAPs; 2. Consorcio natural (CN), fue un consorcio natural de microorganismos filtrados de agua de mar muestreada en un muelle local; 3. Control 1 (C1) sirvió para determinar la volatilización de los HAPs en ausencia del soporte Mutag Biochip y 4. Control 2 (C2) sirvió para determinar la concentración de HAPs impregnados en los soportes Mutag Biochip. El diseño experimental consistió en tres etapas. Etapa 1. Caracterización del soporte. Etapa 2. Crecimiento de los consorcios CB y CN en presencia de fenantreno, acenafteno y fluoranteno; y cinética de degradación de los HAPs durante los días 0, 1, 2, 3, 5, 7, 9, 11, 14 y 18 implementando los 4 tratamientos antes mencionados. Los muestreos fueron cuadruplicados para CB y CN; y para los controles C1 y C2 se realizó un muestreo. Etapa 3. Caracterización e identificación de las cepas bacterianas cultivadas en los consorcios. Se identificaron que las cepas: A2A, C3C y D2A, pertenecen a las especies Bacillus pumilus, Microbacterium keratanolyticum y Dietzia aurantiaca, respectivamente. Mientras que las cepas L2F y L21 pertenecen a la especie Halomonas sp. Estas cepas conformaron el consorcio bacteriano. La diversidad y porcentaje de abundancia del consorcio natural fue la siguiente: Roseovarius sp. 29 %, Ruegeria sp. 2 %, Salipiger sp. 5 %, Marinobacter sp. 1 %, Idiomarina sp. 2 %, Alcanivorax sp. 6 % y Halomonas sp. 31 %. A su vez, 15 % de la abundancia correspondió a bacterias pertenecientes al phylum Proteobacteria y 5 % de la abundancia correspondió a especies pertenecientes al dominio Bacteria. De acuerdo con la evaluación de la degradación de HAPs por las biopelículas, aunque la cuantificación de la cinética no fue determinada, se obtuvieron crecimientos de las cepas antes mencionadas en presencia de fenantreno, acenafteno y fluoranteno durante la aclimatación alcanzando 200 ppm de cada hidrocarburo. Finalmente, se cumplieron los objetivos específicos 1 y 3, parcialmente el segundo y obtuvimos información del acarreador Mutag Biochip implementado por primera vez en el tratamiento de HAPs en agua de mar. Por ende, el objetivo general de la tesis “Evaluar el uso de biopelículas para la degradación de hidrocarburos aromáticos policíclicos en agua de mar” fue cumplido parcialmente y determinamos recomendaciones para estudios futuros de la biodegradación de HAPs. Palabras clave: Fenantreno, Acenafteno, Fluoranteno, Agua de mar, Biopelículas.