Caracterización de bacterias degradadoras de polietileno de baja densidad.

Abstract

La biorremediación es un proceso que permite degradar contaminantes, utilizando microorganismos, estos, son muy diversos. Lo que quiere decir que existe una extensa gama que pudieran tener la capacidad de degradar compuestos orgánicos e inorgánicos. Esta capacidad de degradar o transformar los componentes dependerá de las capacidades catabólicas de dichos organismos, por lo tanto, a su vez también dependerá del aprovechamiento de estos contaminantes como fuente de energía (Volke y Velasco, 2002). El polietileno es conocido por ser persistente y el efecto de degradación es poco eficiente, su importancia industrial lleva a la necesidad de entender este proceso de degradación y el deterioro de estos desechos plásticos. Su acumulamiento en el medio ambiente se constituye por sí solo en una preocupación (Retrespo, Bassi y Thompson, 2014). Los productos elaborados con polietileno exhiben dos grandes inconvenientes, en primer lugar, el deterioro cuando se utilizan y su posterior contaminación después de su uso. En la última circunstancia por su característica resistencia, en muchos casos no son degradados por los microorganismos del suelo, permaneciendo así en el medio ambiente por largos periodos, a esto se agrega la formación de compuestos químicos persistentes en el ambiente como las dioxinas, estas toxinas están asociadas al cáncer, daños en el sistema reproductor y trastornos en el desarrollo de los seres vivos (Méndez, Vergaray, Béjar y Cárdenas, 2007). Se considera al depósito plástico no solo a cielo abierto, sino también en los rellenos sanitarios, un problema de contaminación medioambiental tanto para especies cercanas o que lo habitan, como para los asentamientos humanos. La producción de polímeros en México ha aumentado relativamente en los últimos años (4.8 % de 2009 a 2016), dada su fácil obtención y los bajos costos que tienen en comparación con materiales de origen natural, así como la diversidad de usos. De aquí surge la necesidad de estudiar la degradación de polímeros, ya que se necesita reducir la cantidad de desechos que se generan por el uso de los materiales poliméricos y su poca compatibilidad con el ambiente (Frías, Ize y Gavilán, 2003 y Asociación Nacional del Plástico A.C [ANIPAC], 2016). Se han reportado trabajos sobre degradación biológica de plásticos y se considera que esta alternativa es importante desde el punto de vista de la salud humana, del ambiente y del factor económico, además es posible utilizar los subproductos como fuente de energía (Méndez, et al., 2007). La biodegradación de polímeros implica amplias y diversas etapas, además dicho proceso puede detenerse en cualquiera de ellas. Se puede presentar generalmente en tres etapas, siendo estas la colonización, fragmentación y posteriormente la asimilación. La colonización de las biopelículas en el polímero es la fase inicial de todo el proceso y se ve limitada por las características del polietileno, al ser una molécula con gran peso molecular y con una capacidad hidrofóbica, al contrario de la mayoría de los microrganismos que poseen una característica hidrofílica, es colonizada inicialmente en gran parte por cepas que presentan superficies hidrófobas (Restrepo, et al., 2014). La fragmentación del polímero es la segunda fase e inicia mediante la degradación abiótica o la oxidación, mayormente causada por el medioambiente (luz, condiciones del entorno, pH, salinidad, disponibilidad de oxígeno, estrés físico, humedad, temperatura, entre otros.) lo que facilita el ataque microbiano (Albertson, 1980 citado por Acuña, 2017). La fragmentación se lleva a cabo conjuntamente por factores bióticos y abióticos; ambos procesos son muy importantes ya que permitirá el paso de las moléculas resultantes por la membrana celular para su futura asimilación y porque los compuestos enzimáticos producidos por los microorganismos solo son capaces de atacar a moléculas con cierto peso molecular específico (Restrepo, et al., 2014). En la acción biótica, el microorganismo se verá beneficiado cuando exista un grupo carbonilo colindante a un átomo de carbono secundario o terciario y tomará un átomo de carbono para transformarlo en un grupo carbonilo, que al ser inestable inducirá la ruptura de la cadena. Al formar este grupo funcional, los microrganismos seguirán atacando mediante la producción de enzimas que se adherirán a la superficie del polímero y por acciones hidrolíticas dividirán las moléculas poliméricas, se reducirán las cadenas macromoleculares en fragmentos de bajo peso molecular que son fácilmente digeridos por los microorganismos (Arcienega, 2008). Finalmente, dichas moléculas pueden ser reconocidas por los receptores de las células microbianas y pasan por la membrana celular, otras quedan en el medio extracelular donde pueden ser modificadas. Una vez dentro de la célula ocurre el proceso de asimilación, en el citoplasma las moléculas son añadidas al metabolismo del microorganismo donde se produce energía, nueva biomasa, vesículas de almacenamiento y también numerosos metabolitos primarios y secundarios. En ese mismo instante se lleva a cabo la mineralización, en la cual otros metabolitos simples y complejos son excretados alcanzando el entorno extracelular. Es mediante este proceso en el que moléculas simples (CO2, N2, CH4, H2O y diferentes sales de metabolitos intracelulares) totalmente oxidadas son liberadas al medio ambiente (Lucas, et al., 2008). Por lo anterior y conociendo que, en Teapa, Tabasco existe un relleno sanitario en el que se puede observar una gran cantidad de residuos que en su mayoría son elaborados con polietileno de baja densidad (PEBD), este proyecto pretende caracterizar aquellas bacterias degradadoras de los residuos obtenidos de este material en el relleno sanitario municipal.