Revista de Investigación Cañetana
Universidad Nacional de Cañete, Perú
RIC 1(2), 73 - 80 (2022)
ARTÍCULO CIENTÍFICO
72
Micorremediación de cadmio con fungus ligninolítico: un tratamiento de aguas
residuales
Micoremediation of cadmium with ligninolytic fungus: a wastewater treatment
José Luis Paredes Salazar
Universidad Nacional Agraria de la Selva, Perú
jose.paredes@unas.edu.pe
ORCID: https://orcid.org/0000-0002-6431-4768
Recepción: 25/11/2022 Aceptación: 05/12/2022 Publicación: 30/12/2022
Resumen
En esta investigación se tuvo por objetivo determinar la eficiencia de fungis ligninolíticos para la micorremediación
de cadmio. Se aislaron 8 fungis ligninolíticos (Trametes elegan, Ganoderma applanatum, Coriolopsis polizona,
Earliellascabrosa, Picnoporus sanguineus, Schizophyllum commune, Pleurotus ostreatus, Polyporus craterellus),
éstos fueron inducidos en concentraciones de cadmio a 10, 40 y 70 mg/L por 14 días. Earliella scabrosa presentó
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 inóculo de 100ml de E. scabrosa, extracto de levadura como
inductor (0,1%) y glucosa como co-metabolito (0,25g/L). El tiempo de operación fue de 20 días, 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 remoción de
cadmio a las concentraciones de 100, 300 y 500mg/L fueron de 86%, 76% y 83% respectivamente. Estadísticamente
se determinó que existe diferencia significativa entre los tratamientos aplicados con una confiabilidad del 95%.
Palabras clave: Micorremediación, Earliella scabrosa; fungi; remoción 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. Introducción
La existencia del ser humano implica el desempeño
de actividades indispensables para su supervivencia,
con adaptación 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 químicas de diversa de naturaleza, entre
ellos los metales pesados, que al final forman parte
de los residuos sólidos o terminan incorporados en las
aguas residuales, constituyendo un problema en los
tratamientos de depuración, debido a la aplicación de
tecnologías de baja eficiencia para remoción de estos
DOI: https://doi.org/10.60091/ric.2022.v1n2.05
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compuestos. El cadmio es uno de los metales pesados
que frecuentemente se encuentra en las aguas
residuales y su remoción está en función a las
tecnologías aplicadas, entre las cuales destacan la
adsorción, el intercambio iónico, la
electrocoagulación 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 aplicación en
tratamiento de aguas, para lo cual es necesario
conocer las condiciones más adecuadas para un
tratamiento eficiente.
El cadmio, ha sido identificado, estudiado y
etiquetado como uno de los metales que causa
afecciones críticas para la salud, las cuales puede ser
desde leves hasta severas y en algunos casos crónicas,
tal es así que se ha demostrado que genera daños
renales, afecta la estructura ósea y es un factor que
conlleva a la hipertensión (Cuper, 1999). En las
últimas décadas, las investigaciones científicas para
fines de remediación de ecosistemas degradados,
han buscado aplicar tecnologías amigables con el
medio ambiente, esto ha generado una tendencia de
aprovechamiento de algunas especies que presentan
características 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 tamaño, en simbiosis con algunos
microorganismos, (Stamets,2005).
Los recientes estudios para la remoción de metales
pesados son diversos entre los cuales podemos
mencionar la aplicación de intercambio iónico que
permite remover en forma selectiva un metal en un
medio acuoso generando una baja producción de
lodos y operando bajo estrictas condiciones de
operación (Zewail & Yousef, 2015); la adsorción que
permite remoción de una gran variedad de
contaminantes, cuya capacidad, selectividad y
desarrollo cinético está en función al tipo de material
y su estructura del adsorbente (Liu & Lee, 2014). La
electrocoagulación es una técnica con capacidad para
remover metales pesados, basada en la aplicación de
energía eléctrica, Khosa et al. (2013), realizó un
estudio de remoción de niquel, cadmio y plomo
divalentes, utilizando electrodos de fierro y una
solución acida de potasio, para favorecer la
conductividad de la solución; donde el cadmio fue
removido en un 96,8%, porcentaje más bajo respecto
a los otros dos metales. La fitorremediación también
permite la remoción de metales pesados, tal como
reportó Ibrahim et al. (2012), quienes utilizaron la
biomasa seca de Jacinto de agua para remover
cadmio y plomo y con un tiempo de retención
hidráulico de 12 horas obtuvieron un 75% y 90% de
remoción de cadmio y plomo respectivamente.
El aprovechamiento de la micobiota en la aplicación
de tratamientos de agua contaminada con metales
pesados es aún 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
permitiría su adaptación a medios contaminados con
metales pesados, hasta un límite de concentración
que interrumpa su crecimiento y por ende la
depuración de metales pesados del medio.
Este estudio busca conocer las condiciones más
favorables para la remoción de cadmio en medio
acuoso utilizando fungus de pudrición blanca, con
alta tolerancia a ambientes acuáticos contaminados
con metales pesados, así mismo determinar sus
limitaciones en este proceso de biorremediación,
para su futura aplicación y manejo en el tratamiento
de aguas residuales industriales con presencia de
metales pesados.
2. Materiales y métodos
2.1. Materiales
La investigación se desarrolló entre los años 2015 y
2016, en la Tingo María, Huánuco, ciudad ubicada con
latitud -9.29532, longitud -75.99574 y una altitud de
662 m s.n.m, presenta una temperatura máxima
media anual de 31,5 °C y una temperatura mínima
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 precipitación media anual es de
3,755 mm. En términos de ecología, según la
clasificación de áreas importantes o composición
vegetal de organismos y mapa biológico, Tingo María
fue encontrado en el muy húmedo premontano
tropical de formación vegetal bmh-PT y según el área
natural del Perú, corresponde a Rupa o Selva Alta.
El material biológico utilizado en la investigación se
conformó de los especímenes de Trametes elegans
(Spreng.) Fr., Ganoderma applanatum (Pers.) Pat.,
Coriolopsis polizona (Pers.) Ryvarden, Earliella
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scabrosa (Pers.) Gilb. & Rivarden., Pycnoporus
sanguineus (L.) Murill., Schizophyllum commune Fr.,
Pleurotus ostreatus (Jacq.: Fr.) Quél., Polyporus
craterellus Berk. & M.A. Curtis, los cuales fueron
colectados de los troncos en descomposición y
árboles en pie del Bosque Reservado y Jardín
Botánico de la Universidad Nacional Agraria de la
Selva. Una solución patrón de cadmio de 1000 mg/l
marca Merck fue utilizada en la preparación de
soluciones con concentraciones diferentes
planteadas en la investigación.
2.2. Metodología
Obtención, acondicionamiento y desarrollo de los
fungi
Los cuerpos fructíferos de los fungi fueron
colectados cuidadosamente con una navaja y
guardados en sobres de papel manila, y se registraron
los datos de colección en un formato de elaboración
propia que contenía información de: características
de sombrero, píleo, estípite, margen del píleo,
láminas, contexto entre otras características. Se
tomaron fotografías para registrar imágenes de sus
características originales, posteriormente en el
laboratorio se registraron otras características
macroscópicas y microscópicas con la ayuda de
bisturí, lupa de 6x de aumento, regla y equipos como
estereoscopio (Ríos y Ruiz, 1993).
Para efecto de la conservación de las estructuras
microscópicas de las muestras se aplicó un secado
rápido, con el cual también 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 complementó, con un freezado a 4 °C por
72 horas. Las muestras fueron debidamente
codificadas y rotuladas en el exterior de los envases
de plástico transparentes cerrados herméticamente.
Las muestras se agruparon por sus características
macroscópicas y algunas características
microscópicas (Morales et al., 2002).
La identificación taxonómica, se realizó con la ayuda
de guías de campo (catálogos) de especies de fungi en
la Reserva Nacional Allpahuayo Mishana (Espinoza et
al.,2006) y de especies del jardín botánico de
ECOSUR- México (Gonzáles et al.,2011). Para
confirmar su nombre específico, algunas de las
muestras secas y fotografías fueron enviadas a un
especialista obteniendo como respuesta los nombres
científicos de las especies fúngicas.
Seguidamente se procedió a la desinfección de
materiales y sembrado de las muestras esterilizando
la cámara de flujo laminar con aplicación de radiación
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 aplicación de NaOCl al 1.5 % por 3
minutos, terminando con un lavado con en agua
destilada por tres veces continuas (Ríos y Ruiz, 1993).
Luego se realizó la siembra en placas con agar papa
dextrosa y en agar extracto de malta, se procedió a
sellar las placas y se incubaron a temperatura
ambiental, hasta evidenciar el crecimiento de los
micelios. Durante la incubación se realizaron
observaciones en estereoscopio, a fin de asegurar las
condiciones favorables de crecimiento.
Para la preservación de las cepas se repicó 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 elección la uniformidad del
crecimiento micelial y ausencia de materiales
extraños o contaminantes. Cada fungi se trabajó con
tres repeticiones incubadas a temperatura ambiente
por 7 días.
Determinación de los fungi con resistencia y
adaptación al cadmio
Para la activación de los fungi se repicó desde los
tubos de ensayo, micelios de las cepas preservadas,
en matraces esterilizados conteniendo caldo
Saboraud, y se dejó incubar al ambiente por 5 días.
Seguidamente se procedió a inducir el crecimiento de
los fungi en presencia de cadmio, en una solución
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 esterilizó, y enfrió antes de
agregar xetraxona a una dosis de 0.2 g/L, la solución
se dividió en alícuotas de igual volumen que fueron
vertidas en matraces Erlenmeyer estériles y luego se
inoculó en cada matraz 7,5 mL del caldo Sabouraud
de las distintas cepas de fungi en activación.
Finalmente se sometió a incubación por 14 días a
temperatura ambiental. La adaptación de los fungi al
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cadmio se evaluó mediante observaciones de
crecimiento y biomasa fúngica. Se seleccionó la
especie que mostró mayor capacidad de desarrollo
(mayor biomasa) sobre cadmio a distintas
concentraciones comparando el crecimiento con el
control (medio sin cadmio).
Determinación de eficiencia de la micorremediación
de cadmio
En esta etapa se utilizaron biorreactores air lift de
vidrio 8L de capacidad los cuales se desinfectaron con
alcohol ácido al 1% por 2 días, complementando con
un posterior llenado y reposo con una solución de
hipoclorito al 20% durante 24 horas y se concluyó con
un lavado utilizando agua destilada. La aireación se
realizó 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 vertió
un medio mínimo 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 inoculó 100 ml de la cepa más resistente
al cadmio en cada reactor y se completó a un 10 % del
volumen total (800 ml) del biorreactor. El tiempo de
operación fue de 20 días en un ambiente estéril, a
temperatura ambiente y se puso en marcha con la
aireación, utilizando un filtro de solución concentrada
de NaCl, para esterilizar el aire de ingreso a los
biorreactores.
Los datos registrados semanalmente durante el
periodo de operación fueron, el oxígeno disuelto
utilizando un oxímetro marca HANNA y el dióxido de
carbono, utilizando fenolftaleína 1 % como indicador
y una solución de NaOH 0,01M para titular, a esta
concentración el consumo de 5 gotas de titulante
indicó 1 mg/L de CO2. Como referencia también se
registró la temperatura interna, y externa utilizando
un termómetro digital y un termómetro ambiental
respectivamente, el pH del medio utilizando un pH-
metro marca HANNA debidamente calibrado.
Para determinar la concentración de la densidad
celular fúngica y cadmio, se utilizó 50 ml de muestra
tomada del biorreactor en operación, se procedió a
centrifugar a 2500 rpm por 20 minutos para separar
las partículas sedimentables de biomasa y la fase
líquida o sobrenadante. Con a la biomasa obtenida se
determinó el número celular fúngico en los
biorreactores, realizando recuentos directos, con
diluciones, en medio Plate Count adicionado con
extracto de malta al 1 %, expresándose los resultados
en células por mililitro y para determinar la densidad
celular se pesó en seco la biomasa celular (micelio),
para este procedimiento se centrifugó 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, ésta se llevó a enfriamiento
en un desecador por 1 h y se pesó, en forma continua
hasta tener un peso constante, los resultados fueron
expresados en miligramos por mililitro.
mg
Biomasa
�
ml
�
= X
2
− X
1
donde, X1: Peso inicial del papel filtro y X2: Peso del
papel filtro con biomasa. La concentración de cadmio
fue cuantificada por la técnica de absorción atómica
en llama.
Para calcular la eficiencia de micorremediación, se
utilizó la siguiente fórmula:
E = Ci − Cf × 100
m
C
i
Donde, Em = eficiencia de micorremediación (%),
Ci = Concentración inicial de contaminante (mg/L),
Cf = Concentración final de contaminante (mg/L).
El diseño experimental fue de estímulo creciente,
con un solo factor y tres niveles con tres repeticiones.
Posteriormente los resultados fueron analizados con
el software Info Stat, para conocer el análisis de
varianza y determinar si existe diferencia significativa
entre los tratamientos mediante con comparación de
medias por Tukey (p<0,05)
3. Resultados
3.1. Aislamiento e identificación de fungi
ligninolíticos
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 Jardín Botánico y
solo dos del Bosque Reservado de la Universidad
Nacional Agraria de la Selva (BRUNAS), aunque son
áreas cercanas, posiblemente eso es debido al
manejo de especies en el Jardín Botánico, presenta
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mayor cantidad de hongos por la existencia de la
concentración 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
desinfección.
Especie
Cd, no se desarrolló, esta diferencia podría radicar en
la translocación del metal en las estructuras de
ambos hongos o a la presencia y mecanismos
específicos de siderofóros.
Tabla 2
Inducción al desarrollo de fungi a distintas
concentraciones de cadmio en la etapa de
adaptación.
Código recolectada Familia Procedencia
FT-203 Ganoderma
applanatum
Jardín
Botánico
UNAS
FT-200 Trametes
elegans
FT-206 Coriolopsis
polyzona
FT-211 Earliella
scabrosa
Polyporus
Jardín
Botánico
UNAS
FT-226
FT-212
craterellus
Pycnoporus BRUNAS
sanguineus
FT-216 Schizophyllum
commune
Pleurotus
BRUNAS
Jardín
------: No se desarrolló el fungi, +: Muy escaso
desarrollo del fungi, ++: Regular desarrollo del fungi,
+++: Abundante desarrollo del fungi.
FT-220 ostreatus Botánico
UNAS 3.3. Determinación de eficiencia de remoción del
cadmio con Earliella scabrosa
En la Tabla 3, se presenta el desarrollo progresivo de
la remoción de cadmio, durante el período de
3.2. Selección de las cepas más 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, presentó un
crecimiento abundante en las tres concentraciones
de cadmio y algo muy particular es el
comportamiento de Coriolopsis polizona, la cual
presentó una gran tolerancia en las concentraciones
de 10 mg/L y 40 mg/L de Cd, mientras a 70 mg/L de
evaluación en 20 días, 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 remoción se produce con la menor
concentración de cadmio y que el menor porcentaje
de remoción de cadmio se produce con la
concentración media de cadmio: 300 mg/L. Al
respecto, se podría explicar este resultado por el
mecanismo de biosorción con E. scabrosa, donde el
metal podría acumularse excesivamente en la
Pleurotac
eae
Schizophy
llaceae
Ganoder
mataceae
Polyporaceae
Código
de
Fungi
70 mg Cd/L
40 mg Cd/L
10 mg Cd/L
R1
R2
R3
R1
R2
R3
R1
R2
R3
FT-200
+
+
+
++
+
++
++
++
++
FT-203
----
+
+
+
++
++
++
++
++
FT-206
----
-
----
----
++
+
++
+
++
+
++
+
++
+
+++
FT-211
++
+
++
+
++
+
++
+
++
+
++
+
++
+
++
+
+++
FT-212
+
+
++
++
+
++
+
++
+
++
+
++
+
+++
FT-216
+
+
+
++
++
++
++
++
++
FT-220
----
-
+
+
++
+
++
++
+
++
+++
FT-226-
15
++
+
++
+
+
+
++
++
++
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superficie del hongo, adsorber hasta su capacidad
límite y desorber el sobrante.
Tabla 3
Promedio de las concentraciones de cadmio durante la operación en los biorreactores y sus rangos de parámetros.
Concentraciones de cadmio durante la
operación(mg/L)
Rango de valores de los parámetros de operación
0
días
5
días
10
días
15
días
20
días
pH
Temp.
Interna
(°C)
Temp.
Externa
(°C)
Oxígeno
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 remoción de cadmio durante el tiempo
de operación
Concentración
inicial (mg/L)
a 5 días
(%)
a 10
días
(%)
a 15
días
(%)
a 20
días
(%)
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. Discusión
En la etapa de aislamiento de las distintas especies
fúngicas se observó que 7 de las especies crecieron
mejor en el medio agar extracto de malta y solo 1
creció 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 más determinadas, los medios tienen que ser
adecuados para cada clase de fungi que se desea
cultivar (Ríos y Ruiz, 1993).
Después de la etapa de desinfección, se seleccionó
la especie Earliella scabrosa para la operación en los
biorreactores pues predominó en desarrollo en la
etapa de adaptación a la inducción con cadmio como
se observa en la Tabla 2. Esta especie pertenece al
orden Polyporales, phylum basidiomycota y clase
Basidiomycetes como también 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
fúngicas, aunque sean del mismo phylum y clase
manifestaron diferentes capacidades de desarrollo en
medio acuoso con cadmio.
En la etapa de adaptación e inducción se
mostraron diferentes capacidades de desarrollo
como también se encontraron especies sensibles al
cadmio Coriolopsis polizona es sensible a la
concentración de cadmio 70 mg/L y Ganoderma
aplanatum manifestó poco desarrollo en las tres
concentraciones. Los fungi son especies que
muestran alta capacidad de supervivencia y
desarrollo, esta condición está en función sus
propiedades intrínsecas de adaptación que se ven
influencias por factores fisicoquímicas 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
solución con metales pesados preparada a partir de
desechos mineros, se demostró 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 (Díaz et al.,2002)
En la etapa de adaptación e inducción Pleurotus
ostreatus y Trametes elegans tuvieron muy escaso
desarrollo en las distintas concentraciones de
cadmio. Los fungi de la pudrición blanca, como
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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 ácido
oxálico tiene la capacidad de reaccionar con iones
metálicos solubles, lo cual permite que éstos se
inmovilicen, formando compuestos de oxalato
insolubles, reduciendo su biodisponibilidad e
incrementando su tolerancia (Morales y Ruiz, 2008).
Con la cepa Phanerochaete chrysosporium, se
removió 300 ppm de cadmio, de este total un 74% se
encontró en células libres y 16% en células
inmovilizadas. Phanerochaete chrysosporium fue la
cepa presentó una gran resistencia y tolerancia a
concentraciones de 1500 mg/L de cadmio, con
tiempos mínimos de dos días (Morales y Ruiz, 2008).
Un estudio donde aislaron 7 fungi resistentes a
metales pesados de efluentes mineros, fueron
probados en su capacidad de remoción de metales
pesados y flúor en solución, en el caso del cadmio
estas especies alcanzaron una remoción que varió
entre 8% y 47% (Díaz et al., 2002).
Scragg (2001), afirma que el material biológico
tiene la capacidad de enlazarse a elevados niveles de
metales, que puede representar hasta un 30% del
peso seco. Los fungi de la pudrición blanca y café de
la madera, son especies que pueden tolerar y
reaccionar con sales de metales pesados, porque en
su estructura están provistos de sideróforos o
agentes quelantes, entre estos se pueden mencionar
el catecol y el ácido oxálico (Díaz et al., 2002).
La especie lignícola Earliella scabrosa resultó con
gran eficiencia para la remoción de cadmio en
solución, 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 carpóforos pertenecientes a 28 especies
comestibles de fungi silvestres. Los resultados
mostraron que las más altas concentraciones
metálicas estaban en las especies saprófitas
terrícolas, mientras las especies lignícolas y cultivadas
presentaron más baja concentración metálica (Alonso
et al.,2003).
En la Tabla 4 se observa la variación del nivel de
eficiencia de remoción de cadmio durante los días de
operación, aquí se puede observar que el mayor
porcentaje de remoción de cadmio se produce a la
concentración de 100 mg/L, seguida por la de
500mg/L y finalmente la de 300 mg/L, esto podría
deberse al mayor crecimiento celular que alcanzó el
fungi a menor concentración de cadmio. El
crecimiento del micelio será hasta que sea limitado
con una barrera física 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 liberación de calor y
dióxido de carbono (Stamets, 2005). La capacidad de
adsorción del fungi Penicillium sp se va estabilizando
conforme aumentan las concentraciones (hasta 103
mg/l) de los metales en la solución, esto se explica por
la saturación la superficie activa de biosorbente
(Sánchez et al.,2014).
En la Tabla 4 también se observa que hasta el día
10, que el porcentaje de remoción de cadmio es
proporcional a las tres concentraciones evaluadas,
mientras que al día 15, el tratamiento con
concentración de 300 mg/L de cadmio, disminuye su
eficiencia. Estos resultados se deberían al ciclo de
vida de los hongos, ya que estos organismos
acumulan nutrientes temporalmente, por tanto, se
podría producir una desorción de nutrientes, entre
los cuales estaría el cadmio. Los fungi son especies
que a diferencia de las plantas no almacenan su
energía en forma de almidón, como parte de su
reserva. En forma similar estas especies, almacenan
otros polisacáridos como la trehalosa y el glucógeno,
también son compuestos que son una reserva
alimenticia de carácter temporal (Sánchez y
Royse,2001). La acumulación de nutrientes en el
micelio se denomina primordio, es la siguiente etapa
de su ciclo de vida y se ve favorecida por la
disminución natural de temperatura en el sustrato y
su relación con un estímulo ambiental como
variaciones de humedad, agua, temperatura,
reducción de CO2 (Stamets, 2000).
Respecto a la concentración y densidad celular
fúngica, se observó una relación inversa entre el
crecimiento de biomasa fúngica y la concentración
del cadmio en las soluciones, mostrándose en el día
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 afectó
negativamente el crecimiento celular en 28.7%,
31.1% y 45.6%.
Se evidenció durante los días de operación un
incremento de CO2. El incremento fue mayor en los
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primeros días mientras en los últimos días de
operación se va haciendo constante la concentración
de CO2. Después que el micelio alcance su total
desarrollo, empezará una etapa estacionaria dentro
del ciclo de vida, en la cual es capaz de soportar las
alteraciones del clima, producto de ello la emisión
calor y CO2, se reduce (Stamets, 2000).
Los valores de oxígeno disuelto medidos
disminuyeron a lo largo de la operación, siendo la
solución de menor concentración de cadmio, 100
mg/L la que terminó con el menor valor de oxígeno
disuelto 4.09 mg/L. Al utilizar un flujo de entrada de
aire controlado (vvm) se tiene la posibilidad de que
las enzimas ligninolíticas sean activadas por la tensión
de oxígeno en el medio. Por otra parte, al agregarse a
la cámara de cultivo aditivos en concentraciones
bajas a moderadas se asegura que las enzimas
ligninolíticas sean producidas en el estadio idiofásico
(desarrollo exponencial) que es estimulado por la
adición de nutrientes como carbono, nitrógeno, etc.
(Martinez et al.,2005).
La temperatura externa varió en
aproximadamente entre 0.2 - 0.3 °C teniendo un
promedio 28.68 °C mientras la temperatura interna
varió aproximadamente en 3.7°C teniendo en
promedio 29.8°C. Para una mayor remoción de
metales con fungi, la temperatura debe estar entre 25
a 30 °C, y es importante considerar que la
temperatura tiene influencia en la adsorción física
entre el metal y el fungi (Morales y Ruiz, 2008).
El pH en los biorreactores mantuvo un valor
máximo de 7.24 y un mínimo de 5.65. Cuando el pH
de la estructura fúngica es menor de 3.5, se produce
una protonación de los grupos fosfatos y carboxilos,
que terminan carga positiva y promueven una
repulsión electrostática entre los iones metálicos y la
pared, por otro lado, también existirá una
competencia entre protones y los metales. Cuando el
pH es superior a 4 y menor que 6, se produce un
acercamiento aniónico con los iones metálicos,
debido la carga negativa de la pared fúngica (Morales
y Ruiz, 2008).
5. Conclusiones
Con la investigación se logró colectar, identificar y
aislar 8 especies de fungi ligninolíticos, entre las
cuales Earliella scabrosa presentó la mayor
adaptación en un medio acuoso contaminado con
cadmio. Con los ensayos de micorremediación de
cadmio aplicados en reactores airlift, se demostró la
capacidad de E. scabrosa para la remoción de cadmio,
siendo más eficiente en el medio acuoso con menor
concentración de cadmio.
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