Obtención de una emulsión múltiple W₁/O/W₂ conteniendo un consorcio microbiano degradador de MTBE Public Deposited
Las aplicaciones de las emulsiones han sido ampliamente exploradas en el área alimentaria humana, animal, así como en el área farmacéutica. No obstante, en el área ambiental también se han propuesto para tratar aguas. Actualmente se ha logrado atrapar microorganismos en el sistema de emulsiones, ya que esta técnica permite incrementar las distancias de transporte de células degradadoras en el medio a tratar donde existe la presencia de contaminantes móviles. En el presente trabajo, se trató el metil ter butil éter –MTBE–, considerado un importante contaminante de aguas subterráneas, debido a su movilidad, a su naturaleza recalcitrante, y su potencial toxicidad. El objetivo de este estudio fue obtener una emulsión múltiple, para poder atrapar un consorcio microbiano capaz de degradar MTBE en esas condiciones. Como primera etapa, se formuló una emulsión primaria (WB 1B/O) variando los factores que afectan su estabilidad en el tiempo, como el tipo (Span 20 y Span 80) y concentración de emulsificante (0.5, 1, 2, 4, 8). , 10, 16 y 30%), fracción de fase dispersa − φ − (0,1, 0,2, 0,3 y 0,4); Además, se evaluó el efecto en la estabilidad con la presencia de los microorganismos atrapados en el interior de la emulsión. Posteriormente, con la emulsión WB 1B/O estable caracterizada en la primera etapa, se procedió a caracterizar la emulsión múltiple (WB 1B/O/WB 2B) probando su estabilidad con biopolímeros (goma arábiga –GA– y goma de mezquite –GM– en una concentración de 10% en peso; también se compararon estas gomas con quitosano –Q–, 10-0.4% respectivamente), y con un polímero sintético –PS– (ácido poliacrílico) en diferentes concentraciones (0.025, 0.05, 0.1). , 0,2 y 0,4%). Con la formulación más estable, se comprobará el efecto de la adición de MTBE y el consorcio microbiano sobre la estabilidad de la emulsión WB 1B/O/WB 2B. Finalmente, se realizó microcosmos para comprobar la biodegradación por parte del consorcio microbiano atrapado en la emulsión múltiple. Los resultados mostraron que el emulsionante que brindó mayor estabilidad a la emulsión WB 1B/O fue el Span 80, en una concentración de 8% y una φ de 0,3. La adición del consorcio microbiano en el interior de la emulsión WB 1B/O, no afectó la estabilidad en el tiempo. La GM (10%) y el PS (0,2%) formaron una emulsión WB 1B/O/WB 2 Bestable en ausencia de MTBE, pero, en presencia de MTBE sólo la emulsión formada con PS persistió. La presencia del consorcio microbiano en la emulsión WB 1B/O/WB 2 Bno afectó significativamente su estabilidad. El consorcio microbiano atrapado en la emulsión WB 1B/O/WB 2B fue capaz de degradar 60,7±5,1% de MTBE con una velocidad máxima de consumo de 0,012±0,04 mgB MTBEB/mgB protB hr. Sin embargo, se encontró que en ausencia de MTBE, el consorcio microbiano produjo COB 2B, lo que sugirió el consumo de algún componente de la emulsión, lo que contribuye a disminuir la eficiencia de degradación de MTBE, debido a la presencia de una fuente alterna. de carbono, por lo que para incrementar la biodegradación de MTBE, se deben utilizar materiales no biodegradables. No obstante, con este trabajo se pudo establecer que es posible atrapar el consorcio microbiano viable en una emulsión múltiple estable, y se mantiene la actividad de degradación de MTBE. En trabajos futuros, se puede llegar a aplicar como una alternativa para el tratamiento de aguas contaminadas con MTBE provenientes de mantos acuíferos. El uso de emulsiones en el campo alimentario y farmacéutico ha sido ampliamente estudiado, pero no así en el campo medioambiental, donde se propone su uso. El uso de emulsiones que atrapan microorganismos ha permitido un transporte más eficiente de las células degradativas de manera que se logra un contacto mucho más cercano con los contaminantes móviles. En este trabajo, el metil terbutil éter – MTBE–, caracterizado por su movilidad, naturaleza recalcitrante y potencial toxicidad, fue considerado como un contaminante de aguas subterráneas. El objetivo de este estudio fue obtener una emulsión múltiple que atrapara un consorcio microbiano capaz de degradar MTBE. En una primera etapa se formuló una emulsión primaria (WB 1B/O) variando factores que afectan su estabilidad en el tiempo, como son el tipo (Span 20 y Span 80) y concentración (0.5, 1, 2, 4, 8, 10, 16 y 30%) de emulsificante, la fracción de volumen de la fase dispersa − φ − (0.1, 0.2, 0.3 y 0.4); y el efecto de la inclusión de microorganismos sobre la estabilidad. Una vez establecidas las condiciones para la obtención de una emulsión WB 1B/O estable, se procedió a caracterizar la emulsión múltiple WB 1B/O/WB 2B evaluando el efecto de biopolímeros (goma arábiga –GA– y goma de mezquite –MG– al 10% en peso; o combinaciones de GA o MG con quitosano –C– en una concentración de 10-0.4% respectivamente), y un polímero sintético –SP– (ácido poliacrílico) en diferentes concentraciones (0.025, 0.05, 0.01, 0.02 y 0.4%). Se evaluó el efecto de la adición de MTBE y del atrapamiento del consorcio microbiano sobre la estabilidad de las emulsiones WB 1B/O/WB 2B. Finalmente, se emplearon microcosmos para evaluar la capacidad de biodegradación del MTBE de los microorganismos atrapados en la emulsión múltiple WB 1B/O/WB 2B. Los resultados mostraron que el emulsionante que proporcionó la mejor estabilidad a la emulsión WB 1B/O fue Span 80 a una concentración del 8% y φ = 0,3. La adición del consorcio microbiano en la emulsión WB 1B/O no afectó su estabilidad en el tiempo. Tanto MG (10%) como SP (0,2%) formaron emulsiones múltiples WB 1B/O/WB 2B estables sin MTBE, pero cuando se colocaron en medios con MTBE, solo persistió la emulsión formada con SP. La inclusión de consorcio microbiano en la emulsión WB 1B/O/WB 2B no afectó significativamente su estabilidad. El consorcio microbiano atrapado en la emulsión WB 1B/O/WB 2B fue capaz de degradar 60,7±5,1% de MTBE con una tasa máxima de consumo de 0,012±0,04 mgB MTBEB/mgB protB hr. Sin embargo, se encontró que en ausencia de MTBE, el consorcio microbiano produjo COB 2B, por lo que se supone que está consumiendo un componente de la emulsión. Esto provoca una reducción en la eficiencia de degradación de MTBE, debido a la presencia de una fuente de carbono alternativa. Para aumentar la biodegradación del MTBE, en la formulación de la emulsión se deben utilizar únicamente compuestos no biodegradables. No obstante, en este trabajo se estableció que es posible atrapar un consorcio microbiano viable en una emulsión múltiple, capaz de degradar el MTBE. En el futuro, puede ser posible aplicar esta tecnología en el tratamiento de aguas contaminadas que contengan MTBE.
The use of emulsions in the food and pharmaceutical fields has been extensively studied, but not in the environmental field, where their use is proposed. The use of emulsions entrapping microorganisms has allowed for a more efficient transport of degradative cells so as to achieve a much closer contact with mobile pollutants. In this work, methyl tertiary butyl ether – MTBE–, characterized by its mobility, recalcitrant nature and potential toxicity, was considered as a pollutant of subterranean water. The objective of this study was to obtain a multiple emulsion entrapping a microbial consortium capable of degrading MTBE. In a first stage, a primary emulsion (WB 1B/O) was formulated varying factors that affect its stability over time, as are the type (Span 20 and Span 80) and concentration (0.5, 1, 2, 4, 8, 10, 16 and 30%) of emulsifier, the dispersed phase volume fraction − φ − (0.1, 0.2, 0.3, and 0.4); and the effect of the inclusion of microorganisms on stability. Once the conditions for obtaining a stable WB 1B/O emulsion were established, WB 1B/O/WB 2B multiple emulsion was characterized by evaluating the effect of biopolymers (Arabic gum –GA– and mesquite gum – MG– at 10% weight concentration; or combinations of GA or MG with chitosan –C– in a concentration 10-0.4% respectively), and a synthetic polymer –SP– (poly acrylic acid) in different concentrations (0.025, 0.05, 0.01, 0.02 y 0.4%). The effect of adding MTBE and of entrapping the microbial consortium on the stability of WB 1B/O/WB 2B emulsions was evaluated. Finally, microcosms were employed for evaluating the MTBE biodegradation capacity of the entrapped microorganisms in the WB 1B/O/WB 2 Bmultiple emulsion. Results showed that the emulsifier that provided best stability to WB 1B/O emulsion was Span 80 at 8% concentration and φ = 0.3. Addition of the microbial consortium in WB 1B/O emulsion did not affect its stability overtime. Both, MG (10%) and SP (0.2%) formed stable WB 1B/O/WB 2B multiple emulsions without MTBE, but when put into media with MTBE, only emulsion formed with SP persisted. The inclusion of microbial consortium in WB 1B/O/WB 2B emulsion did not affect significantly its stability. The entrapped microbial consortium in WB 1B/O/WB 2B emulsion was capable of degrading 60.7±5.1% of MTBE with a maximum consumption rate of 0.012±0.04 mgB MTBEB/mgB protB hr. However, it was found that in the absence of MTBE, the microbial consortium produced COB 2B, so that it is assumed that it is consuming an emulsion component. This causes a reduction in MTBE degradation efficiency, due to the presence of an alternative carbon source. In order to increase MTBE biodegradation only non-biodegradable compounds should be use in the emulsion formulation. Nevertheless, it was established in this work that entrapment of a viable microbial consortium in a multiple emulsion is possible, which is capable of degrading MTBE. In the future, it may be possible to apply this technology in the treatment of polluted waters containing MTBE.
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