Evaluación de la actividad catalítica de la biomasa de Aspergillus niger, pretratada con un campo eléctrico, en el consumo de hexadecano - Sánchez Vázquez, Victor (Universidad Autónoma Metropolitana, 2012)
La exposición de microorganismos a campos eléctricos puede modificar su estructura y metabolismo; en consecuencia, su eficiencia en la degradación de contaminantes orgánicos se ve afectada. Actualmente, no se ha entendido con exactitud la naturaleza de las modificaciones provocadas y por qué cambia el metabolismo; se desconoce también si las modificaciones son estables y si se mantienen en generaciones microbianas posteriores. En este trabajo se propone modificar la actividad metabólica de A. niger, mediante un pretratamiento electroquímico, para utilizar la biomasa resultante como un biocatalizador soportado en agrolita. Para la producción del biocatalizador, A. niger se cultivó en medio sólido, utilizando un biorreactor cilíndrico horizontal empacado con agrolita como soporte inerte. El biorreactor está provisto de un conjunto de electrodos y dos compartimientos para soluciones electrolíticas. Para el pretratamiento se aplicó una corriente eléctrica de 6 mA durante 24 h, posteriores a la germinación de las esporas. El objetivo del trabajo fue evaluar la producción de biomasa y el consumo de hexadecano (HXD) por el biocatalizador pretratado, en cultivo sólido y en suspensión en medio líquido. En ambos casos, las variables fueron comparadas con un control (sin pre-tratar). La actividad catalítica determinada a través del consumo específico de HXD por el biocatalizador (mg de HXD consumidos por mg de biomasa producida) en medio sólido y la producción de CO2 aumentaron 7 y 2.3 veces respectivamente por efecto del pretratamiento. En medio líquido, se analizó la capacidad de sorción de HXD, bajo la hipótesis de que el pretratamiento provoca cambios superficiales en el biocatalizador, incrementando su afinidad por el HXD. Los resultados experimentales se ajustaron al modelo de Langmuir para hacer un análisis comparativo y corroborar la hipótesis. La capacidad máxima de sorción (medida como mg de HXD sorbido por mg de biomasa) aumentó en dos órdenes de magnitud con respecto al control, esto podría ser una de las causas del aumento en la eficiencia de consumo de HXD. El consumo específico en medio líquido aumentó 15 veces por efecto del pretratamiento. Se demostró que el metabolismo de A. niger después del pretratamiento es diferente al control en cultivos líquidos. Los resultados sugieren que el mecanismo de consumo de HXD en cultivo líquido es asistido por la emulsificación asociada a la adsorción de proteína, exportada al medio, en la interfase agua-HXD; de esta manera se podría modificar la biodisponibilidad del HXD disperso en el medio mineral y facilitar su obtención y consumo. La aportación principal de este trabajo es la propuesta de utilizar un microorganismo previamente modificado por la exposición a un campo eléctrico, como un biocatalizador. Otra aportación es establecer las bases para su utilización en distintos sistemas de cultivo (líquido y sólido), de tal manera que, en un futuro se pueda extrapolar la información obtenida en el laboratorio hasta generar una aplicación enfocada a la remediación de sitios contaminados con hidrocarburos o bien utilizarla para el diseño de biorreactores para el tratamiento de aguas contaminadas con hidrocarburos; por ejemplo: aguas residuales de refinerías.