Biorremediacion de cromo (VI) y fenol utilizando bacterias autoctonas de la provincia de Cordoba

Abstract

La biorremediación microbiana surge como una tecnología ecológicamente amigable y costo-efectiva para el tratamiento de la contaminación ambiental. Tradicionalmente la búsqueda de microorganismos con potencial en biorremediación se ha basado en la selección de cepas aisladas capaces de remover un contaminante específico. Sin embargo, esta estrategia ha tendido a ser reemplazada en los últimos años por la búsqueda de cultivos microbianos eficientes para remediar mezclas de compuestos tóxicos de diferente naturaleza, considerando que la contaminación mixta es una realidad global El Cr(VI) y el fenol constituyen un ejemplo de contaminantes comúnmente encontrados en efluentes industriales de nuestro país y que han sido detectados conjuntamente en numerosas fuentes de agua naturales. Con el objetivo de seleccionar microorganismos capaces de remover simultáneamente ambos tóxicos, en esta tesis doctoral se aisló el cultivo mixto SFC 500-1, compuesto por dos cepas que se identificaron como Acinetobacter guillouiae SFC 500-1A y Badilas sp. SFC 500-1E. Dicho cultivo mixto redujo Cr(VI) a Cr(III) hasta 35 mg/I y degradó fenol hasta 1000 mg/I. Además, fue capaz de remover simultáneamente esos compuestos en un amplio rango de pH y temperaturas y en diferentes medios de cultivo, inclusive en un efluente de curtiembre. Se demostró que el cultivo mixto co- remedió hasta 23 mg/I de Cr(VI) y 750 mg/I de fenol en 120 horas, bajo condiciones óptimas de operación que consistieron en un medio nutritivo de pH 7, 200 rpm de agitación y 30°C El escalado del proceso en un reactor de tanque agitado de 5 litros requirió reajustar las condiciones de operación para lograr la misma capacidad de remoción que en Erlenmeyers, aunque en tiempos más prolongados. Por otra parte, la inmovilización de las bacterias en una matriz de alginato de calcio resultó una estrategia útil para incrementar la eficiencia de remoción simultánea, incluso de concentraciones de los contaminantes que las células libres fueron incapaces de tolerar. La posibilidad de reutilización del cultivo mixto inmovilizado durante 5 ciclos consecutivos de remoción, así como su estabilidad durante el almacenamiento a 4°C constituyeron otras de sus importantes ventajas La implicancia de cada cepa en la detoxificación de los contaminantes se evaluó empleando ensayos de remoción y técnicas bioquímicas y moleculares. De esta manera se determinó que ambas bacterias reducirían Cr(VI) con diferente potencial, mediante cromato reductasas intracelulares dependientes de NADH. La localización de esas enzimas y su expresión en presencia de Cr(VI) y fenol varió de acuerdo a la cepa. Además, en Badilas sp. se detectaron codificantes genéticos de bombas de expulsión de cromato tipo ChrA, posiblemente implicadas en su tolerancia al metal Por otro lado, se demostró que aunque ambas bacterias pueden crecer en presencia de elevadas concentraciones de fenol, sólo A. guillouiae posee la maquinaria enzimática capaz de degradarlo a través de la orto-oxidación del anillo aromático y asimilar los productos formados vía ciclo de Krebs y del glioxilato. La tolerancia de esta cepa al compuesto se asoció con una reestructuración lipídica de sus membranas y la activación de mecanismos de defensa antioxidante. Tales procesos de respuesta al estrés se potenciaron en presencia de ambos contaminantes, ya que la reducción de Cr(VI) a Cr(III), posiblemente catalizada por una ferredoxin NADP reductasa, causaría daño oxidativo y alteración de estructuras esenciales para el funcionamiento celular En conclusión, en esta tesis doctoral se demostró la eficiencia de remoción simultánea de Cr(VI) y fenol del cultivo mixto SFC 500-1 bajo diferentes condiciones de operación, y se aportaron nuevos conocimientos para dilucidar los mecanismos de detoxificación de las cepas que lo componen. Esos resultados permiten proponer al cultivo mixto SFC 500-1 como un sistema biológico adecuado para ser aplicado en el tratamiento de soluciones o efluentes contaminados con Cr(VI) y fenol, ya sea en condiciones libres o inmovilizadas.