Estados Unidos genera siete millones de toneladas de lodos de aguas residuales al año, suficiente para llenar 2500 piscinas olímpicas. Si bien una parte de estos desechos se reutiliza para abono y otras aplicaciones terrestres, una cantidad sustancial todavía se desecha en vertederos.En un nuevo estudio, los investigadores de la Universidad de Texas A&M han descubierto una forma eficiente de utilizar el lodo sobrante para fabricar plásticos biodegradables.
En la edición de septiembre de la revista Sociedad Química Estadounidense ACS Omega , los investigadores informan que la bacteria Zobellella denitrificans El ZD1, que se encuentra en los manglares, puede consumir lodos y aguas residuales para producir polihidroxibutirato, un tipo de biopolímero que se puede utilizar en lugar de plásticos derivados del petróleo. Además de reducir la carga sobre los vertederos y el medio ambiente, dijeron los investigadores Zobellella denitrificans ZD1 ofrece una forma de reducir los costos iniciales de la fabricación de bioplásticos, un paso para hacerlos con precios más competitivos en comparación con los plásticos normales.
"El precio de las materias primas para cultivar bacterias productoras de biopolímeros representa entre el 25% y el 45% del costo total de producción de la fabricación de bioplásticos. Ciertamente, este costo puede reducirse en gran medida si podemos aprovechar un recurso alternativo que sea más barato y fácilobtenible ", dijo Kung-Hui Bella Chu, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Zachry." Hemos demostrado una forma potencial de utilizar lodos activados por aguas residuales municipales y aguas residuales industriales de agricultura y acuicultura para fabricar plásticos biodegradablesAdemás, la cepa bacteriana no requiere elaborados procesos de esterilización para evitar la contaminación de otros microbios, lo que reduce aún más los costos operativos y de producción de los bioplásticos ".
El polihidroxibutirato, una clase emergente de bioplásticos, es producido por varias especies bacterianas cuando experimentan un desequilibrio de nutrientes en su entorno. Este polímero actúa como reservas de energía suplementarias de las bacterias, similar a los depósitos de grasa en los animales. En particular, una abundancia defuentes de carbono y un agotamiento de nitrógeno, fósforo u oxígeno, hacen que las bacterias consuman erráticamente sus fuentes de carbono y produzcan polihidroxibutirato como respuesta al estrés.
Uno de esos medios que puede obligar a las bacterias a producir polihidroxibutirato es el glicerol crudo, un subproducto de la fabricación de biodiesel. El glicerol crudo es rico en carbono y no tiene nitrógeno, lo que lo convierte en una materia prima adecuada para fabricar bioplásticos. Sin embargo, el glicerol crudo contiene impurezas comocomo ácidos grasos, sales y metanol, que pueden impedir el crecimiento bacteriano. Al igual que el glicerol crudo, los lodos de las aguas residuales también tienen muchos de los mismos ácidos grasos y sales. Chu dijo que los efectos de estos ácidos grasos en el crecimiento bacteriano y, en consecuencia, en la producción de polihidroxibutiratoaún no había sido examinado.
"Hay una multitud de especies bacterianas que producen polihidroxibutirato, pero solo unas pocas pueden sobrevivir en ambientes con alto contenido de sal y aún menos entre esas cepas pueden producir polihidroxibutirato a partir de glicerol puro", dijo Chu. "Analizamos la posibilidad desi estas cepas tolerantes a la sal también pueden crecer en glicerol crudo y aguas residuales ".
Para su estudio, Chu y su equipo eligieron el Zobellella denitrificans ZD1, cuyo hábitat natural son las aguas saladas de los manglares. Luego probaron el crecimiento y la capacidad de esta bacteria para producir polihidroxibutirato en glicerol puro. Los investigadores también repitieron los mismos experimentos con otras cepas bacterianas que son conocidas productoras de polihidroxibutirato.Encontraron que Zobellella denitrificans DZ1 pudo prosperar en glicerol puro y produjo la cantidad máxima de polihidroxibutirato en proporción a su peso sin agua.
A continuación, el equipo probó el crecimiento y la capacidad de Zobellella denitrificans ZD1 para producir polihidroxibutirato en glicerol que contiene sal y ácidos grasos. Descubrieron que incluso en estas condiciones, producía polihidroxibutirato de manera eficiente, incluso en condiciones equilibradas de nutrientes. Cuando repitieron los experimentos en muestras de aguas residuales sintéticas de alta resistencia y activadas por aguas residualeslodo, encontraron que la bacteria todavía era capaz de producir polihidroxibutirato, aunque en cantidades más bajas que si estuvieran en glicerol crudo.
Chu notó que al aprovechar Zobellella denitrificans Tolerancia ZD1 para ambientes salados, se podrían evitar los costosos procesos de esterilización que normalmente se necesitan cuando se trabaja con otras cepas de bacterias.
" Zobellella denitrificans La preferencia natural de ZD1 por la salinidad es fantástica porque podemos, si es necesario, modificar la composición química de los desechos simplemente agregando sales comunes. Este ambiente sería tóxico para otras cepas de bacterias ", dijo." Entonces, estamos ofreciendoun método de bajo costo, sostenible para fabricar bioplásticos y otra forma de reutilizar los desechos biológicos que son costosos de eliminar ".
Fuente de la historia :
Materiales proporcionado por Universidad de Texas A&M . Nota: el contenido se puede editar por estilo y longitud.
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