Micorremediaci n de cadmio con
fungus ligninol tico: un tratamiento de aguas
residuales
Micoremediation of cadmium with ligninolytic fungus:
a wastewater treatment
Jos Luis Paredes Salazar
Universidad
Nacional Agraria de la Selva, Per jose.paredes@unas.edu.pe
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6431-4768
Recepci n: 25/11/2022 Aceptaci n: 05/12/2022 Publicaci n: 30/12/2022
Resumen
En esta investigaci n se tuvo por objetivo determinar la eficiencia de fungis ligninol ticos para la micorremediaci n de cadmio. Se aislaron 8 fungis ligninol ticos (Trametes
elegan, Ganoderma applanatum, Coriolopsis polizona, Earliellascabrosa, Picnoporus sanguineus, Schizophyllum commune,
Pleurotus ostreatus, Polyporus craterellus), stos fueron inducidos en concentraciones de cadmio a 10, 40 y
70 mg/L por 14 d as. Earliella scabrosa present mayor desarrollo en todas las concentraciones. Posteriormente se
realizaron los ensayos en biorreactores airlift con soluciones de 100, 300 y 500 mg/L, adicionando un in culo de 100ml de E. scabrosa, extracto de levadura
como inductor (0,1%) y glucosa como co-metabolito (0,25g/L). El tiempo de operaci n fue de 20 d as, el pH de 5,65 a 7,24, temperatura
promedio de 29,8 C, el O2 disuelto de 3,49 a 7,3 mg/L y CO2
de 0,02 a 2,63 mg/L. La
remoci n de cadmio a las concentraciones de 100, 300 y 500mg/L
fueron de 86%, 76% y 83% respectivamente. Estad sticamente se determin que existe diferencia significativa entre los tratamientos aplicados
con una confiabilidad del 95%.
Palabras clave:
Micorremediaci n, Earliella scabrosa;
fungi; remoci n de cadmio; biorreactores airlift
Abstract
The objective of this research was to determine the efficiency of
ligninolytic fungi for cadmium mycoremediation. Eight ligninolytic fungi were isolated
(Trametes elegan, Ganoderma
applanatum, Coriolopsis polizona,
Earliellascabrosa, Picnoporus sanguineus, Schizophyllum commune,
Pleurotus ostreatus, Polyporus craterellus), they were induced in cadmium concentrations at 10, 40 and 70
mg/L for 14 days. Earliella scabrosa presented greater development in all concentrations. Subsequently, the
tests were carried out in airlift bioreactors with solutions of 100, 300 and 500 mg/L, adding an inoculum of 100 ml
of E. scabrosa, yeast extract as inducer (0.1%) and glucose as co-metabolite (0,25g/L). The operation time was
20 days, the pH from 5,65 to 7,24, average temperature of 29,8 C, dissolved O2 from 3,49 to 7,3 mg/L and CO2 from 0,02 to 2,63mg/L. Cadmium removal at concentrations of 100, 300 and 500mg/L
were 86%, 76% and 83% respectively. Statistically it was determined that there is a significant difference between the treatments applied with a reliability of 95%.
Keywords: Mycoremediation, Earliella scabrosa; fungi; cadmium
removal; airlift; bioreactors.
1.
Introducci n
La existencia del ser humano implica el desempe o de actividades indispensables para su
supervivencia, con adaptaci n a
nuevas tendencias en su estilo de vida,
como parte de su desarrollo. Esto, involucra el uso de diversos
productos que son elaborados con
sustancias
qu micas de diversa de naturaleza, entre ellos
los metales pesados, que al final forman parte
de los residuos s lidos o terminan incorporados en las aguas residuales, constituyendo un
problema en los tratamientos de depuraci n, debido
a la aplicaci n de tecnolog as de baja eficiencia para remoci n de estos
compuestos. El cadmio es uno de los metales
pesados que frecuentemente se encuentra en las aguas residuales y su remoci n
est en funci n a las tecnolog as aplicadas, entre las cuales destacan la adsorci n, el intercambio i nico,
la electrocoagulaci n entre otras, sin embargo, los estudios
de la capacidad de algunas especies como los hongos para remover
el cadmio en aguas residuales, dan lugar a la posibilidad su
aplicaci n en tratamiento de aguas, para lo cual es necesario
conocer las condiciones m s adecuadas para un tratamiento eficiente.
El cadmio, ha sido identificado, estudiado y etiquetado como uno de los metales
que causa afecciones cr ticas para la salud, las
cuales puede ser desde leves hasta severas y en algunos
casos cr nicas, tal es as que se ha demostrado que
genera da os renales, afecta la
estructura sea y es un factor que conlleva a la hipertensi n (Cuper, 1999). En las ltimas d cadas, las investigaciones
cient ficas para fines de remediaci n de ecosistemas degradados, han buscado aplicar
tecnolog as amigables con el medio ambiente, esto ha generado una
tendencia de aprovechamiento de
algunas especies que presentan caracter sticas
peculiares en su sistema de vida, una de estas, son los hongos, que para su desarrollo presentan
la capacidad para romper estructuras complejas y de gran tama o, en simbiosis con algunos microorganismos, (Stamets,2005).
Los recientes estudios para la remoci n de metales pesados
son diversos entre los cuales podemos mencionar la aplicaci n de intercambio
i nico que permite remover en forma
selectiva un metal en un medio acuoso generando una baja producci n de lodos y operando bajo estrictas condiciones de operaci n (Zewail
& Yousef, 2015); la adsorci n que permite remoci n
de una gran variedad de contaminantes, cuya capacidad, selectividad y desarrollo cin tico
est en funci n
al tipo de material y su estructura del adsorbente (Liu & Lee, 2014). La electrocoagulaci n es una t cnica con capacidad para remover
metales pesados, basada en la aplicaci n de
energ a el ctrica, Khosa et al. (2013), realiz
un estudio de remoci n de niquel, cadmio y plomo divalentes, utilizando electrodos de fierro y una soluci n acida de potasio,
para favorecer la conductividad
de la soluci n; donde el cadmio fue removido en un 96,8%,
porcentaje m s bajo respecto a los otros dos metales.
La fitorremediaci n tambi n
permite la
remoci n de metales pesados, tal como report
Ibrahim et al. (2012), quienes utilizaron la
biomasa seca de Jacinto de agua para remover cadmio y plomo y con un tiempo de retenci n
hidr ulico de 12 horas obtuvieron un 75% y 90% de remoci n de cadmio y plomo respectivamente.
El
aprovechamiento de la micobiota en la aplicaci n de tratamientos de agua contaminada con metales pesados es a n solo una alternativa en
desarrollo, debido a la falta de
conocimiento en el manejo de estas especies,
que si bien es cierto exhiben su potente mecanismo
para degradar estructura complejas de la madera, como la que presenta la lignina,
por otro, el estadio inicial de su ciclo de vida permitir a su adaptaci n a medios contaminados con metales pesados, hasta un l mite de
concentraci n que interrumpa su crecimiento y por ende la depuraci n de metales pesados del medio.
Este estudio
busca conocer las condiciones m s favorables para la remoci n
de cadmio en medio acuoso
utilizando fungus de pudrici n blanca, con alta tolerancia a ambientes acu ticos
contaminados con metales
pesados, as mismo determinar sus limitaciones en este proceso
de biorremediaci n, para su futura aplicaci n y manejo en el
tratamiento de aguas residuales industriales con presencia de metales pesados.
2.
Materiales y m todos
2.1.
Materiales
La investigaci n se desarroll entre los a os 2015 y 2016, en la Tingo Mar a,
Hu nuco, ciudad ubicada
con latitud -9.29532,
longitud -75.99574 y una altitud de 662 m s.n.m, presenta
una temperatura m xima media
anual de 31,5 C y una temperatura m nima media
anual de 21,0 C, siendo la temperatura media
anual de 25,4 C. La humedad relativa
media anual es cercana
al 85% y la precipitaci n media anual es de 3,755 mm. En t rminos
de ecolog a, seg n la clasificaci n de reas importantes o composici n vegetal de organismos y mapa biol gico,
Tingo Mar a fue encontrado en el muy h medo premontano tropical de formaci n vegetal bmh-PT y seg n el rea natural
del Per , corresponde a Rupa o Selva Alta.
El material biol gico utilizado en la investigaci n se conform de los espec menes de Trametes
elegans (Spreng.) Fr., Ganoderma applanatum (Pers.) Pat., Coriolopsis polizona (Pers.) Ryvarden,
Earliella
scabrosa (Pers.)
Gilb. & Rivarden., Pycnoporus sanguineus
(L.) Murill., Schizophyllum commune Fr., Pleurotus ostreatus
(Jacq.: Fr.) Qu l., Polyporus craterellus Berk. & M.A. Curtis, los cuales fueron colectados de los troncos
en descomposici n y rboles en pie del Bosque Reservado
y Jard n Bot nico de la Universidad Nacional Agraria de la Selva. Una soluci n patr n de cadmio de
1000 mg/l marca Merck fue utilizada
en la preparaci n de soluciones con concentraciones diferentes planteadas en la investigaci n.
2.2.
Metodolog a
Obtenci n, acondicionamiento y desarrollo de los fungi
Los cuerpos fruct feros de los fungi fueron colectados cuidadosamente con una navaja y guardados en sobres de papel manila,
y se registraron los datos
de colecci n en un formato de elaboraci n propia
que conten a informaci n de: caracter sticas
de sombrero, p leo, est pite, margen del p leo,
l minas, contexto entre otras caracter sticas. Se tomaron fotograf as
para registrar im genes de sus caracter sticas originales, posteriormente en el laboratorio se registraron otras caracter sticas macrosc picas y microsc picas con la ayuda de bistur , lupa de 6x de aumento, regla y
equipos como estereoscopio (R os y Ruiz, 1993).
Para efecto de la conservaci n de las estructuras microsc picas de las muestras se aplic un
secado r pido, con el cual tambi n se consigue eliminar
insectos (Robledo, 2006). El secado fue realizado a la estufa en el laboratorio a una
temperatura de 60 C durante 24 a 72
horas, para los fungi de consistencia suave y para los fungi de consistencia dura o carnosa,
el secado se complement , con un freezado
a 4 C por
72 horas. Las muestras
fueron debidamente codificadas y rotuladas en el exterior de
los envases de pl stico transparentes
cerrados herm ticamente. Las muestras
se agruparon por sus caracter sticas macrosc picas y algunas
caracter sticas microsc picas (Morales
et al., 2002).
La identificaci n taxon mica, se realiz con la ayuda
de gu as de campo
(cat logos) de especies
de fungi en la
Reserva Nacional Allpahuayo Mishana (Espinoza et al.,2006) y de especies del jard n bot nico
de ECOSUR- M xico (Gonz les et al.,2011). Para confirmar su nombre espec fico, algunas de las
muestras secas
y fotograf as fueron enviadas a un especialista
obteniendo como respuesta los nombres cient ficos de las especies
f ngicas.
Seguidamente se procedi
a la desinfecci n de materiales y sembrado de las muestras
esterilizando la c mara
de flujo laminar
con aplicaci n de radiaci n UV por 15 minutos; las placas Petri,
pinzas y asas de siembra fueron
esterilizadas en la estufa a 150 C por 2
horas. Previamente al sembrado, las muestras se cortaron en fragmentos de 0,5 x 0,5 mm y se desinfectaron
con alcohol al 70% durante 1 minuto; seguido de la
aplicaci n de NaOCl al 1.5 %
por 3 minutos, terminando con un lavado con en agua destilada
por tres veces continuas (R os y Ruiz, 1993). Luego se realiz la siembra en placas
con agar papa dextrosa y en agar
extracto de malta, se procedi a sellar las placas y se incubaron
a temperatura ambiental, hasta evidenciar el crecimiento de los micelios.
Durante la incubaci n se realizaron observaciones en estereoscopio, a fin de
asegurar las condiciones favorables de crecimiento.
Para la preservaci n de las cepas se repic
en tubos de ensayo utilizando el mismo medio de
procedencia del asa de siembra
de las placas Petri para cada cepa;
teniendo como criterio
de elecci n la uniformidad del crecimiento micelial
y ausencia de materiales extra os o contaminantes. Cada fungi se
trabaj con tres repeticiones
incubadas a temperatura ambiente por 7 d as.
Determinaci n de los fungi con resistencia y adaptaci n al cadmio
Para la activaci n de los fungi se repic desde los tubos de ensayo, micelios de las cepas
preservadas, en matraces
esterilizados conteniendo caldo Saboraud,
y se dej incubar al ambiente por 5 d as. Seguidamente se procedi a inducir el crecimiento de los
fungi en presencia de cadmio, en una soluci n
preparada con glucosa
(0.25 g/L), extracto
de levadura al 0.1% y cadmio a
10 mg/L, 40 mg/L y 70 mg/L, esta mezcla se esteriliz , y enfri antes de agregar xetraxona a una dosis de 0.2
g/L, la soluci n se dividi en al cuotas de igual volumen que fueron vertidas en matraces Erlenmeyer est riles y luego se inocul en cada matraz 7,5 mL del caldo Sabouraud de las distintas
cepas de fungi en activaci n. Finalmente se someti a incubaci n por 14 d as a temperatura ambiental. La adaptaci n
de los fungi al
cadmio se evalu mediante
observaciones de crecimiento y biomasa f ngica.
Se seleccion la especie
que mostr mayor capacidad de desarrollo (mayor biomasa)
sobre cadmio a distintas concentraciones comparando el
crecimiento con el control (medio
sin cadmio).
Determinaci n de eficiencia de
la micorremediaci n de cadmio
En esta etapa se utilizaron biorreactores air lift de vidrio 8L de capacidad los cuales se desinfectaron con alcohol
cido al 1% por 2 d as, complementando con un
posterior llenado y reposo con una soluci n de
hipoclorito al 20% durante 24 horas y se concluy
con un lavado utilizando
agua destilada. La aireaci n se realiz
con una bomba de aire de las que se utilizan
en peceras, que proporciona un caudal de 1100 ml aire/ minuto. En estos biorreactores air lift, se verti un medio m nimo de Davis esterilizado a 70 C preparado
con glucosa (0,25 g/L), extracto
de levadura (0,1 %) a 100ppm,
300ppm y 500ppm de cadmio y se
inocul 100 ml de la cepa m s resistente al cadmio
en cada reactor y se complet a un 10 % del volumen
total (800 ml) del biorreactor. El tiempo de
operaci n fue de 20 d as en un ambiente est ril, a temperatura ambiente y se puso en marcha
con la aireaci n, utilizando un filtro de soluci n concentrada de NaCl, para esterilizar el aire de ingreso a los biorreactores.
Los datos registrados semanalmente durante el periodo de operaci n fueron,
el ox geno disuelto
utilizando un ox metro marca HANNA y el di xido de carbono, utilizando fenolftale na 1 % como
indicador y una soluci n de NaOH
0,01M para titular, a esta concentraci n
el consumo de 5 gotas de titulante indic 1 mg/L de CO2. Como referencia tambi n se registr la temperatura interna, y
externa utilizando un term metro
digital y un term metro ambiental respectivamente,
el pH del medio utilizando un pH- metro marca HANNA
debidamente calibrado.
Para determinar la concentraci n de la densidad celular f ngica y cadmio, se utiliz 50 ml de muestra tomada del biorreactor en operaci n, se
procedi a centrifugar a 2500 rpm por
20 minutos para separar las part culas sedimentables de biomasa
y la fase l quida o sobrenadante. Con a la biomasa obtenida
se determin el n mero celular
f ngico en los biorreactores, realizando recuentos directos, con diluciones, en medio Plate Count adicionado con
extracto de malta al 1 %, expres ndose los resultados en c lulas por mililitro y para
determinar la densidad celular se
pes en seco la biomasa celular
(micelio), para este procedimiento se
centrifug la muestra a 3500 rpm por
15 minutos para separar la biomasa, la cual
fue lavada tres veces consecutivas y llevada a la estufa por 8 h a 80 C de temperatura. Antes de medir
el peso final de biomasa, sta se llev a enfriamiento en un desecador por 1 h y se pes , en forma continua
hasta tener un peso constante, los resultados fueron expresados en miligramos por mililitro.
mg
Biomasa
�ml� = X2 − X1
donde, X1:
Peso inicial del papel filtro y X2: Peso del papel filtro con biomasa. La concentraci n de cadmio fue cuantificada por la t cnica de
absorci n at mica en llama.
Para calcular la eficiencia de micorremediaci n, se utiliz la siguiente f rmula:
E = Ci − Cf 100
m Ci
Donde, Em = eficiencia de micorremediaci n (%), Ci =
Concentraci n inicial de contaminante (mg/L),
Cf
= Concentraci n final de contaminante (mg/L).
El dise o experimental fue de est mulo creciente, con un solo factor y tres niveles
con tres repeticiones. Posteriormente los resultados fueron analizados con el software Info Stat, para conocer el an lisis de varianza
y determinar si existe diferencia significativa entre los tratamientos mediante con comparaci n de medias por Tukey (p<0,05)
3.
Resultados
3.1.
Aislamiento e identificaci n de fungi ligninol ticos
En la Tabla 1, se presentan las 8 especies
fungi encontradas con su
lugar de procedencia, que fueron sometidas
a las pruebas experimentales con fines de evaluar su crecimiento en medio acuoso contaminado
con cadmio. Se puede observar que 6 de
las ocho especies, proceden del Jard n Bot nico y solo dos del Bosque Reservado
de la Universidad Nacional
Agraria de la Selva (BRUNAS), aunque son reas cercanas,
posiblemente eso es debido al manejo de especies en el Jard n
Bot nico, presenta
mayor cantidad de hongos por la existencia de la concentraci n de diferentes especies
vegetales y algunos
restos de troncos
como mezclado con la hojarasca, que al parecer influyen en la
diversidad de la micobiota.
Tabla 1
Especies de fungi recolectados y sometidos a desinfecci n.
Cd, no se desarroll , esta diferencia podr a
radicar en la translocaci n del metal en las estructuras de ambos hongos o a la presencia
y mecanismos espec ficos de siderof ros.
Tabla 2
Inducci n al desarrollo de fungi a distintas concentraciones de cadmio en la etapa de adaptaci n.
------: No se desarroll el fungi, +: Muy escaso
desarrollo del fungi, ++: Regular desarrollo del fungi,
+++: Abundante desarrollo del fungi.
FT-220
3.3. Determinaci n de eficiencia de remoci n del cadmio con Earliella scabrosa
En la Tabla 3, se presenta
el desarrollo progresivo de la remoci n
de cadmio, durante
el per odo de
3.2. Selecci n de las cepas m s adaptables al cadmio.
En la Tabla 2, se observan
los resultados cualitativos de la resistencia de las especies
a las concentraciones de cadmio,
en la cual E. scabrosa, present un crecimiento abundante en las tres
concentraciones de cadmio y algo muy particular es el comportamiento de Coriolopsis polizona, la cual present una gran tolerancia en las
concentraciones de 10 mg/L y 40 mg/L de Cd, mientras a 70 mg/L de
evaluaci n en
20 d as, donde las concentraciones de cadmio remanentes guardan una aparente
proporcionalidad con las concentraciones iniciales, sin embargo, en la Tabla 4, observamos que el mayor porcentaje de remoci n se produce con la menor
concentraci n de cadmio y que el menor porcentaje de remoci n de cadmio se produce con la concentraci n media de cadmio:
300 mg/L. Al respecto, se podr a explicar
este resultado por el mecanismo de biosorci n con E. scabrosa,
donde el metal podr a acumularse excesivamente en la
superficie del hongo, adsorber
hasta su capacidad
l mite y desorber el sobrante.
Tabla 3
Promedio de las concentraciones de cadmio durante la operaci n en los biorreactores y sus rangos de par metros.
|
Concentraciones de cadmio durante la operaci n(mg/L)
|
Rango de valores de los par metros de operaci n
|
|
0
d as
|
5
d as
|
10
d as
|
15
d as
|
20
d as
|
pH
|
Temp.
Interna ( C)
|
Temp.
Externa ( C)
|
Ox geno disuelto(mg/L)
|
CO2
(mg/L)
|
|
100
|
56,2
|
29,3
|
19,1
|
13,6
|
|
|
|
|
|
|
300
|
144,4
|
83,7
|
74,4
|
70,2
|
5,65-
7,24
|
28,4-28,9
|
26,1-33,5
|
3,49-7,3
|
0,02-2,63
|
|
500
|
234,9
|
114,2
|
85,9
|
90,0
|
|
|
|
|
Tabla 4
Porcentaje de remoci n de cadmio durante el tiempo
de operaci n
|
Concentraci n inicial (mg/L)
|
a 5 d as (%)
|
a 10 d as
(%)
|
a 15 d as
(%)
|
a 20 d as (%)
|
|
100
|
44
|
70,7
|
80,9
|
86,4
|
|
300
|
51,8
|
72,1
|
75,2
|
76,6
|
|
500
|
53,0
|
77,2
|
82,8
|
81,9
|
4.
Discusi n
En la etapa de aislamiento de las distintas
especies f ngicas se observ
que 7 de las especies crecieron mejor
en el medio agar extracto de malta y solo 1 creci
mejor en el medio agar papa dextrosa.
Las exigencias nutricionales de algunos fungi son muy variadas, mientras unos son capaces de crecer en condiciones diversas,
otros tienen necesidades muchas m s determinadas, los medios tienen
que ser adecuados para cada clase de fungi que
se desea cultivar (R os y Ruiz,
1993).
Despu s de la etapa de desinfecci n, se seleccion la especie Earliella scabrosa para
la operaci n en los biorreactores pues predomin en desarrollo en la etapa de adaptaci n a la inducci n con
cadmio como se observa en la Tabla
2. Esta especie pertenece al orden Polyporales, phylum basidiomycota y clase Basidiomycetes como tambi n se encuentran las especies en estudio Ganoderma applanatum,
Polyporus craterellus, Pycnoporus sanguineus, Coriolopsis polyzona, Trametes elegans y
en el orden agaricales se encuentran las especies Pleurotus ostreatus y Schizophyllum commune (Valenzuela et al., 2011). Para este caso todas estas especies f ngicas,
aunque sean del mismo phylum y clase manifestaron diferentes capacidades de desarrollo en medio
acuoso con cadmio.
En la etapa de adaptaci n e inducci n se mostraron diferentes capacidades de desarrollo como tambi n se encontraron especies sensibles al cadmio Coriolopsis polizona
es sensible a la concentraci n de cadmio 70 mg/L y Ganoderma aplanatum
manifest poco desarrollo en las tres concentraciones. Los fungi son especies que muestran alta capacidad de supervivencia y desarrollo, esta condici n est en funci n
sus propiedades intr nsecas de adaptaci n que se ven influencias por factores fisicoqu micas del medio donde se desarrollan (Morales y Ruiz,
2008). Cuando se aislaron 7 fungi
resistentes (5 Aspergillus flavus, 2 Aspergillus fumigatus) y se inocularon en una soluci n con metales pesados preparada a
partir de desechos mineros,
se demostr que algunas especies
presentan resistencia a 500 ppm de Pb, Cu y Zn, y a
200 ppm de Ag, mientras otras presentan alta sensibilidad al Cd,
As y Hg (D az et al.,2002)
En la etapa de adaptaci n e inducci n Pleurotus ostreatus y Trametes elegans tuvieron
muy escaso desarrollo en las distintas
concentraciones de cadmio.
Los fungi de la pudrici n
blanca, como
Pleurotus. ostreatus, Phanerochaete. chrysosporium y Trametes versicolor producen altas cantidades de oxalato, que son sustancias que reaccionan con metales para formar oxalatos
de metal, estos metales pueden ser el Cr, Cd, Co, Cu, Mn, Sr, y
Zn. El cido ox lico tiene la
capacidad de reaccionar con iones met licos solubles,
lo cual permite que stos se inmovilicen, formando compuestos de oxalato insolubles, reduciendo su biodisponibilidad e incrementando su tolerancia (Morales
y Ruiz, 2008).
Con la cepa Phanerochaete chrysosporium, se removi 300 ppm de
cadmio, de este total un 74% se encontr en c lulas libres y 16% en c lulas
inmovilizadas. Phanerochaete chrysosporium fue la cepa present una gran resistencia y tolerancia a concentraciones de 1500 mg/L de cadmio,
con tiempos m nimos de dos
d as (Morales y Ruiz, 2008). Un estudio
donde aislaron 7 fungi resistentes a metales pesados
de efluentes mineros,
fueron probados en su
capacidad de remoci n de metales pesados
y fl or en soluci n, en el caso del cadmio estas
especies alcanzaron una remoci n que vari entre 8% y 47% (D az et al.,
2002).
Scragg (2001), afirma que el material biol gico
tiene la capacidad de enlazarse a elevados niveles de metales, que puede representar hasta un
30% del peso seco. Los fungi de la
pudrici n blanca y caf de la madera,
son especies que pueden tolerar
y reaccionar con sales de
metales pesados, porque en su estructura est n provistos de sider foros o agentes
quelantes, entre estos se pueden mencionar
el catecol y el cido
ox lico (D az et al.,
2002).
La especie lign cola Earliella scabrosa result con gran eficiencia para la remoci n
de cadmio en soluci n, este resultado no coincide con los que reporta, el estudio sobre la presencia
de cadmio, mercurio, plomo, cobre y zinc, evaluados
en 238 muestras de carp foros pertenecientes a 28 especies comestibles de fungi silvestres. Los resultados mostraron
que las m s altas concentraciones met licas estaban en las especies
sapr fitas terr colas, mientras las especies
lign colas y cultivadas presentaron m s baja concentraci n met lica
(Alonso et al.,2003).
En la Tabla 4 se observa la variaci n del nivel de eficiencia de remoci n de cadmio durante
los d as de operaci n, aqu se puede observar que el mayor porcentaje de remoci n de cadmio se produce a la
concentraci n de 100 mg/L, seguida por la de 500mg/L
y finalmente la de 300 mg/L, esto podr a deberse
al mayor crecimiento celular que alcanz el fungi a menor concentraci n de cadmio. El crecimiento
del micelio ser hasta que sea limitado con una barrera f sica o interrumpido por la presencia
de otro organismo con el que compite
por el sustrato. Durante esta etapa de crecimiento es natural y producto
de su metabolismo la liberaci n de calor y di xido
de carbono (Stamets, 2005). La capacidad de adsorci n
del fungi Penicillium sp se va estabilizando conforme aumentan las concentraciones (hasta 103 mg/l) de los metales en la soluci n,
esto se explica
por la saturaci n la superficie activa de biosorbente (S nchez et al.,2014).
En la Tabla 4 tambi n se observa que hasta el d a 10, que el porcentaje de remoci n de cadmio es proporcional
a las tres concentraciones evaluadas, mientras que al d a 15, el tratamiento con concentraci n
de 300 mg/L de cadmio, disminuye su eficiencia.
Estos resultados se deber an al ciclo de vida de los hongos,
ya que estos organismos acumulan nutrientes temporalmente, por
tanto, se podr a producir una
desorci n de nutrientes, entre los
cuales estar a el cadmio. Los fungi son especies que a diferencia de las plantas
no almacenan su energ a en forma de almid n, como parte de su reserva. En forma similar estas especies,
almacenan otros polisac ridos como la
trehalosa y el gluc geno, tambi n son compuestos que son una reserva alimenticia de car cter temporal
(S nchez y Royse,2001). La acumulaci n de nutrientes en el micelio se denomina primordio, es la
siguiente etapa de su ciclo de vida y se ve favorecida por la disminuci n natural de temperatura en el
sustrato y su relaci n con un est mulo ambiental
como variaciones de humedad, agua, temperatura, reducci n de CO2 (Stamets,
2000).
Respecto a la concentraci n
y densidad celular f ngica,
se observ una relaci n inversa
entre el crecimiento de biomasa f ngica y la
concentraci n del cadmio en las
soluciones, mostr ndose en el d a 20
una densidad celular de 4.14, 4
y 3.16 mg/ml a las
concentraciones de 100, 300 y 500 mg/L,
lo cual, comparado
con el testigo, el cadmio afect negativamente el crecimiento celular
en 28.7%, 31.1% y 45.6%.
Se evidenci durante
los d as de operaci n un incremento de CO2. El incremento fue mayor en los
primeros d as mientras en los ltimos
d as de operaci n se va haciendo constante la concentraci n de CO2. Despu s
que el micelio alcance su total desarrollo, empezar una etapa
estacionaria dentro del ciclo de
vida, en la cual es capaz de soportar las alteraciones
del clima, producto de ello la emisi n calor y CO2, se reduce (Stamets, 2000).
Los valores de ox geno disuelto
medidos disminuyeron a lo
largo de la operaci n, siendo la soluci n de menor concentraci n de cadmio, 100 mg/L
la que termin con el menor valor de ox geno
disuelto 4.09 mg/L. Al utilizar un flujo de entrada de aire controlado (vvm) se tiene la
posibilidad de que las enzimas
ligninol ticas sean activadas por la tensi n
de ox geno en el medio.
Por otra parte,
al agregarse a la c mara de cultivo
aditivos en concentraciones bajas a moderadas
se asegura que las enzimas
ligninol ticas sean producidas en el estadio idiof sico (desarrollo exponencial) que es estimulado por la adici n de nutrientes como carbono,
nitr geno, etc. (Martinez et al.,2005).
La temperatura externa
vari en aproximadamente entre 0.2 - 0.3 C teniendo un promedio
28.68 C mientras la temperatura interna vari aproximadamente en 3.7 C teniendo
en promedio 29.8 C.
Para una mayor remoci n de metales
con fungi, la temperatura debe estar entre 25 a 30 C, y es importante considerar que la temperatura tiene influencia en la
adsorci n f sica entre el metal y el
fungi (Morales y Ruiz, 2008).
El pH en los biorreactores mantuvo un valor m ximo
de 7.24 y un m nimo de 5.65. Cuando el pH de
la estructura f ngica es menor de 3.5, se produce una protonaci n de los grupos fosfatos y carboxilos, que terminan carga positiva y promueven una repulsi n
electrost tica entre los iones met licos y la
pared, por otro lado, tambi n
existir una competencia entre protones y los metales.
Cuando el pH es superior a 4 y menor que 6, se
produce un acercamiento ani nico
con los iones met licos, debido
la carga negativa
de la pared f ngica (Morales
y Ruiz, 2008).
5.
Conclusiones
Con la investigaci n se logr colectar, identificar y aislar
8 especies de fungi ligninol ticos, entre las cuales Earliella scabrosa
present la mayor
adaptaci n en un
medio acuoso contaminado con cadmio. Con los ensayos
de micorremediaci n de cadmio
aplicados en reactores airlift, se demostr la
capacidad de E. scabrosa para
la remoci n de cadmio, siendo m s eficiente en el medio acuoso
con menor concentraci n de cadmio.
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