biodegradaciÓn de colorantes textiles mediante

Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-16, 2009

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BIODEGRADACIÓN DE COLORANTES TEXTILES MEDIANTE

Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus

Mendoza-Hernández José Carlos*1, Martínez-Tecuatl Norma1, Jaramillo

Hernández Olimpia1, Arriola-Morales Janette1, Pérez Osorio Gabriela2, Espinosa

Aquino Beatriz3

Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Ciudad Universitaria, Facultad de

Ingeniería Química, Colegio de Ingeniería Ambiental. Tel (222) 2 29 55 00 ext 7250.

[email protected]

1. Colegio de Ingeniería Ambiental, Facultad de Ingeniería Química de la BUAP, Ciudad Universitaria, Col. San Manuel, C. P. 72570, Puebla, Pue., México

2. Colegio de Ingeniería en Materiales, Facultad de Ingeniería Química de la BUAP.

3. Departamento de Agroecología y Ambiente, ICUAP, BUAP. Puebla, Pue., México

RESUMEN

La fabricación de los diferentes productos textiles se lleva a cabo a partir de varios

procesos, los cuales generan un gran número de sustancias contaminantes en sus aguas

residuales. Dentro de estos contaminantes sobresale el color debido a su difícil

destrucción (generalmente sólo es removido por adsorción). De los colorantes disponibles

en el mercado, aproximadamente el 50% corresponde a los compuestos azo. En este

estudio se lograron obtener eficiencias de biodegradación aerobia de los colorantes tipos

azo mediante las bacterias Sphingobacterioum multivorum y Acinetobacter haemolyticus

entre 50-99% dependiendo del colorante y una eficiencia del 69% en agua residual de un

proceso de teñido con negro 22 en un periodo de 96 horas.

PALABRAS CLAVE

Biodegradación, colorantes textiles, Sphingobacterium, Acinetobacter.

mailto:[email protected]


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INTRODUCCIÓN

La fabricación de los diferentes productos

textiles se lleva a cabo a partir de proceso

como limpiado, lanzado, estirado, acabado,

teñido, etc. Debido a estos procesos la

industria textil genera agua residual con un

gran número de contaminantes, dentro de

los cuales podemos encontrar a los

fenoles, sulfuros, cromo y colorantes entre

otros. Estos últimos son uno de los

contaminantes que llama la atención,

debido a su difícil degradación.

Los principales colorantes utilizados a nivel

mundial en la industria textil, papelera,

alimenticia, cosmética y farmacéutica son

los del tipo azo, de los que existen

aproximadamente 3000 tipos (Bishop y

Jiang, 1994). Los colorantes azo son

compuestos orgánicos sintéticos que se

caracterizan por la presencia de un grupo

cromóforo (-N=N-). Este grupo está unido

por un lado a un núcleo aromático o

heterocíclico, y por el otro lado puede estar

unido a una molécula insaturada de tipo

carboxílica, heterocíclica o alifática.

Durante los procesos de producción y de

coloración, de 10 a 15 por ciento de los

colorantes utilizados, son vertidos en los

afluentes como desechos contaminantes,

los cuales tienen gran persistencia, son

tóxicos y por tanto deben ser degradados o

al menos totalmente neutralizados antes

de ir al ambiente. Los hongos que causan

podredumbre blanca de la madera han

demostrado su capacidad para degradar

colorantes (Jiménez, Gloria; Pennincx,

Michel.2003).

Se ha observado que la degradación de los

colorantes azo consiste en 2 pasos. En

medio anaerobio, el primero es la ruptura

del enlace azo (Wuhrmann et al., 1980), y

el segundo paso será la mineralización de

los compuestos intermediarios. Esto es de

gran importancia , en lo que respecta a


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salud pública, debido a que los productos

intermediarios de muchos colorantes azo,

tales como benzidina, 2-naftilamina y otras

aminas aromáticas son carcinógenas o

tóxicas (Anliker, 1979).

Algunos autores han reportado que la

degradación de los colorantes azo resulta

difícil por medio de tratamientos aerobios

(Bishop y Jiang, 1994). Sin embargo, con

un proceso adecuado de aclimatación de

los microorganismos es posible obtener su

degradación (Kulla, 1981).

METODOLOGÍA

Cepas y condiciones de crecimiento: Las

bacterias Acinetobacter haemolyticus y

Sphingobacterium multivorum aisladas de

suelos contaminados por hidrocarburos, se

hicieron crecer en caldo Luria Bertani (LB),

durante 24 h. Del crecimiento de 24 h se

resembró en caldo LB a ½ de

concentración durante 24 h, para la

adaptación de las cepas. De este

crecimiento se realizó una dilución en

buffer de fosfatos salinos (PBS) a pH 7.4,

midiendo la densidad óptica en un

espectrofotómetro para obtener una

absorbancia de 0.2, a una longitud de onda

de 600 nm, equivalente aproximadamente

a 1x 106 bacterias/ml.

Biodegradación de colorantes: A los tubos

conteniendo 9 ml de colorante (Azul terasil

, Azul Solofenil , Azul Maxilon, Azul

Cibacron, Azul Cibanon, Azul Mariposa,

Azul Eryonil, Negro Solofenil, Negro 22,

Rojo Caballito) 50, 100, 200 y 250 ppm, en

caldo LB a ½ de concentración, se le

agregó 1 ml de la suspensión bacteriana

conteniendo aproximadamente 1x 106

bacterias/ml, y se incubó durante 96 h a

25°C. El mismo procedimiento se realizó

para aguas residuales provenientes de una

industria textil que usa como colorante

negro 22 (Kudlich M., Bishop,1996).

Medición de la biodegradación: Después

de transcurrido el tiempo la muestra se

centrifugo a 9000rpm durante 15 minutos

para eliminar las bacterias y realizar la

lectura espectrofotométrica de la

biodegradación en el sobrenadante.


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Para la cuantificación de la biodegradación

de los diferentes colorantes se realizó una

curva se calibración con concentraciones

de 25, 50, 75, 100, 125, 150 ppm

midiéndose espectofotométricamente a las

siguientes longitudes de onda: Azul terasil

(556nm), Azul Solofenil (620), Azul

Maxilon (609), Azul Cibacron (609 nm),

Azul Cibanon(585nm), Azul Mariposa(570),

Azul Eryonil (593nm) , Negro. Solofenil

(491), Negro 22(591 nm), Rojo Caballito

(508). A cada uno de los sobrenadantes se

les realizó la medición con la curva de

calibración correspondiente, determinando

de esta manera el porcentaje de

biodegradación de los colorantes.

RESULTADOS

Al analizar la biodegradación del colorante

azul terasyl podemos observar que la

mayor biodegradación del colorante fue

realizada por Acinetobacter haemolyticus

b6 a 50 ppm con un 91% y a 250 ppm un

95.3%, Acinetobacter haemolyticus b1 a

100 ppm con un 93.4% y a 200 ppm con

un 93.8%, como se muestra en la figura 1

Figura1. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul terasyl con las cepas Sphingobacterium

multivorum y Acinetobacter haemolyticus.


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En la figura 2 podemos observar que la

mayor biodegradación del colorante Azul

Eryonil fue por la cepa de Acinetobacter

haemolyticus b6 con porcentajes de

biodegradación del 95.32, 94.35, 94.93,

95.51, para las concentraciones de 50,

100, 200 y 250 ppm respectivamente.

Figura2. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Eryonil con las cepas Sphingobacterium


La mayor biodegradación para el

colorante azul Cibacrom fue realizada

por la cepa Acinetobacter haemolyticus

b6 con un 94.13 %, 96.06%, 97.81% y

98.24%, para las concentraciones de 50,

100, 200 y 250 ppm respectivamente.


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Figura3. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Cibacrom con las cepas

Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus.

En la biodegradación del colorante azul

cibanon a 50 y 200 ppm la mayor

biodegradación fue realizada por la cepa

Acinetobacter haemolyticus b1 con un

porcentaje de 92.88 y 94.22%

respectivamente, mientras que para las

concentraciones de 100 y 250 ppm la

mayor biodegradación fue realizada por la

cepa Acinetobacter haemolyticus b6 con

un porcentaje de biodegradación del 94.66

y 95.46% respectivamente, como se

muestra en la figura 4.


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Figura4. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Cibanon con las cepas


Para el colorante azul maxilón la mayor

biodegradación a 50 ppm fue realizada

por Sphingobacterium multivorum c6 con

un 98.79%, mientras que para las

concentraciones de 100, 200 y 250 ppm

la mayor biodegradación se obtuvo con

la cepa Sphingobacterium multivorum b2

con un 99.59%, 99.50%, 99.53%,

respectivamente como se muestra en la

figura 5.

Figura5. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Maxilon con las cepas Sphingobacterium


La mayor biodegradación del colorante

azul mariposa a las concentraciones

de50 y 200 ppm fue por Acinetobacter

haemolyticus b1, con un 95.75 y 96.76%

respectivamente, mientras que a 100 y

250 ppm fue realizada por Acinetobacter

haemolyticus b1 con un de 91.03 y

95.79%, como se muestra en la figura 6.


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Figura6. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Mariposa con las cepas


La mayor biodegradación del colorante

negro solofenil a 50 y 200 ppm fue

realizada por Sphingobacterium

multivorum c6 con un 95.78 y 93.16 %

respectivamente, sin embargo a 100 ppm

la mayor biodegradación del colorante

fue realizada por Sphingobacterium

multivorum b2 con 94.66% y a 250 ppm

por Acinetobacter haemolyticus b6 con

un 96.24% como se muestra en la figura.

Figura7. Porcentaje de biodegradación del colorante Negro Solofenil con las cepas



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La mayor biodegradación del colorante rojo

mariposa a 50 y 200 ppm fue realizada por

Sphingobacterium multivorum c1 con un

93.84% y 95.54% respectivamente,

mientras que para la concentración de

100ppm fue realizada por Acinetobacter

haemolyticus b1 con un 91.44%, y

finalmente para la concentración de 250

ppm fue mediante la cepa de

Sphingobacterium multivorum b2 con un

96.20%, como se puede observar en la

figura 8.

Figura8. Porcentaje de biodegradación del colorante Rojo Mariposa con las cepas


En el colorante azul solofenil el mayor

porcentaje de biodegradación a 50, 100,

200 y 250 ppm fue realizado por la cepa de

Sphingobacterium multivorum c1 con

porcentajes de 53.81%, 50.76%, 55.29% y

54.56% respectivamente como se observa

en la figura 9.


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Figura9. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Solofenil con las cepas


Para el colorante rojo caballito la mayor

biodegradación a 50, 100, y 200 ppm fue

realizada por Acinetobacter haemolyticus

b1 con un 93.10%, 91.44% y 92.27%

respectivamente, mientras que a 250 ppm

fue por Sphingobacterium multivorum b2

con un 96.20% como se muestra en la

figura 10.

Figura10. Porcentaje de biodegradación del colorante Rojo Caballito con las cepas



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En el caso del colorante negro 22 el mayor

porcentaje de biodegradación a 50 ppm fue

realizado por Acinetobacter haemolyticus

b1 con un 93.5%, a 100 ppm por

Sphingobacteriunm multivorum c6 con un

92.44%, mientras que a 200 y 250 ppm fue

realizado por Acinetobacter haemolyticus

b6 con un 94.96 y 92.86% respectivamente

como se observa en la figura 11.

Figura11. Porcentaje de biodegradación del colorante Negro 22 con las cepas Sphingobacterium


Para el caso de agua residual de una

empresa textil la cual usa un teñido con el

colorante negro 22, la biodegradación fue

en un 69.48% realizado por las cepas de

Sphingobacterium multivorum b2 y

Acinetobacter haemolyitus b6.


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Figura12. Porcentaje de biodegradación de agua residual con las cepas Sphingobacterium


DISCUSIÓN

En este trabajo la capacidad de

Sphingobacterium multivorum y

Acinetobacter baumani para la

biodegradación de los colorantes Azul

terasil, Azul Solofenil, Azul Maxilon, Azul

Cibacron, Azul Cibanon, Azul Mariposa,

Azul Eryonil, Negro. Solofenil, Negro 22,

Rojo Caballito, presentes en efluentes

industriales fue mayor al 90%, sin

embargo en azul suolofenil siendo el

colorante que más resistencia presentó

hacia la biodegradación presentó un

55.29%, y hasta un 99.5% en azul

maxilon, que fue el colorante de mayor

biodegradación. Estos resultados

concuerdan con lo propuesto por Bishop,

1994, y Cruz 1999, en donde la

biodegradación de colorantes es de

hasta el 70%, sin embargo con las

condiciones en las que fueron probados

estos experimentos aumentamos la

biodegradación de los mismos, lo cual

puede ser factible de usarse en algunos

de los procesos industriales, modificando

de esta manera los procesos de

tratamiento. La degradación de los

colorantes por los sistemas biológicos

ofrece algunas ventajas importantes

como que no se generan productos

tóxicos de los procesos metabólicos,

pero también es difícil encontrar alguna

cepa bacteriana que presente la

capacidad de biodegradar los diferentes

colorantes, por lo que es factible que se

generar un consorcio específico para

cada uno de los tratamiento de efluentes

de los diferentes procesos industriales.


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CONCLUSIONES

Es posible la biodegradación de

colorantes textiles mediante las

bacterias Acinetobacter haemolyticus

y Sphingobacterium multivorum, con

un alto grado de efectividad en un

tiempo de 96h, lo cual podría reducir

el uso de floculante y coagulantes

químicos, disminuyendo de esta

manera los costos y la contaminación

que estos generan.

BIBLIOGRAFÍA

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Págs. 325-338.

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