Degradación de pitillos plásticos convencionales previamente tratados con luz ultravioleta en un sistema de microcosmos inoculado con Phanerochaete sp. CMPUJH123
Fecha
2021-12-03Evaluador(es)
Sánchez Garibello, MelissaPublicador
Pontificia Universidad Javeriana
Facultad
Facultad de Ciencias
Programa
Microbiología Industrial
Título obtenido
Microbiólogo (a) Industrial
Tipo
Tesis/Trabajo de grado - Monografía - Pregrado
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Citación
Documentos PDF
Título en inglés
Degradation of conventional plastic straws previously treated with ultraviolet light in a microcosm system inoculated with Phanerochaete sp. CMPUJH123Resumen
Los pitillos plásticos sintéticos son uno de los materiales más contaminantes a nivel mundial y constituyen los principales desechos antropogénicos que ingresan a los océanos de la Tierra, causando diversos desequilibrios y acabando con la vida de miles de especies animales. Debido al impacto que generan estos materiales a nivel mundial y a las pocas opciones disponibles para resolver esta problemática, este trabajo busca dar una alternativa para la eliminación de residuos de pitillos presentes en la actualidad, para esto, se evaluó la degradación de pitillos plásticos convencionales previamente tratados con luz ultravioleta en un sistema de microcosmos, inoculado con Phanerochaete sp. CMPUJH123. Para llevar a cabo este experimento, se irradiaron fragmentos de pitillos plásticos convencionales de 1.5 cm x 3.0 cm con una lámpara de 15 W con luz UVC por 300 horas, a una distancia de 8 cm entre la lámpara y las láminas. Al finalizar las 300 horas de exposición, se realizó un análisis de grupos químicos funcionales (FTIR-ATR), evaluación de la rugosidad (AFM) y evaluación de la hidrofobicidad (ángulo de contacto estático), para de esta manera evaluar los posibles cambios generados por la luz UV. Posteriormente, los fragmentos de pitillo pretratados fueron agregados a un sistema de microcosmos el cual contenía, por un lado, 50 % borra de café y 50 % viruta y estaba inoculado con Phanerochaete sp CMPUJH123, y, por otro, a un sistema de microcosmos que contenía únicamente 50% borra de café y 50% viruta, así mismo, se contó con un control sustrato el cual contenía únicamente los sustratos y el inóculo de Phanerochaete sp. CMPUJH123; estos tratamientos se dejaron en incubación a 25° C durante 75 días, y a los 7, 18, 44 y 75 días se realizaron muestreos para evaluar el comportamiento de la comunidad microbiana, además de esto se realizó la caracterización e identificación correspondiente de cada microorganismo presente en los microcosmos, y al finalizar el tiempo de incubación, se retiraron los pitillos y se realizaron, de nuevo, las caracterizaciones fisicoquímicas previamente mencionadas para determinar los cambios en el material. Los resultados obtenidos después del pretratamiento físico no mostraron cambios significativos en el material. Los resultados después de realizar los tratamientos biológicos indicaron la formación de grupos polares, mediante la observación de bandas correspondientes a grupos OH, C-O y C=O en la técnica de FTIR-ATR, también se evidenció una disminución significativa en los resultados de hidrofobicidad, en dos de los tratamientos, y una disminución en la zona amorfa del material. Por otro lado, se caracterizaron 5 microorganismos presentes en los microcosmos, los cuales se identificaron como Phanerochaete sp, Geotrichum sp, Talaromyces sp, Rhodotorula mucilaginosa y Pseudomonas sp, cabe resaltar que donde se evidenciaron los cambios más significativos sobre los fragmentos de pitillo, fueron en los microcosmos donde se encontraban Phanerochaete sp, Talaromyces sp y Pseudomonas sp, microorganismos a los cuales se les atribuye la oxidación del material. En cuanto a la ecología microbiana de estos microorganismos se puede destacar que Phanerochaete sp y Talaromyces sp. presentaron un crecimiento lento en los primeros días de incubación, sin embargo una vez establecidos, estos presentaron un crecimiento abundante en los últimos dos muestreos, mientras que microorganismos como Geotrichum sp, Rhodotorula mucilaginosa y Pseudomonas sp tuvieron un crecimiento moderado y abundante desde el día 7 de incubación, y al finalizar el tiempo de muestreo tanto Geotrichum sp como Pseudomonas sp mantuvieron un comportamiento similar, pero Rhodotorula mucilaginosa fue disminuyendo hasta no presentar crecimiento al día 75. Finalmente, este estudio muestra la capacidad que poseen diferentes microorganismos para oxidar materiales complejos como el polipropileno.
Abstract
Synthetic plastic straws are one of the most contaminating materials worldwide, and they constitute the main anthropogenic wastes that is spilled into Earth’s oceans, causing natural imbalances, and ending the life of thousands of animal species. Due to the impact that these materials generate in a global scale, and the scarce resources that are available as an alternative to this problem, this work aims at finding a proper alternative that facilitates the elimination of currently existing straw-based wastes. To fulfill this aim, we evaluated the degradation of conventional plastic straws previously treated with UV light in a microcosmos system, inoculated with Phanerochaete sp. CMPUJH123. To carry out this experiment, 1.5cm x 3.0 cm conventional plastic straw fragments were irradiated with UV light from a 15W lamp for a 300-hour period, with an 8cm distance between the lamp and the slides. After the 300 hours of exposition, a functional chemical groups analysis (FTIR-ATR) was carried out, also we performed a rugosity evaluation (AFM), and a hydrophobicity evaluation (static contact angle) which enabled the possible changes generated by UV light. Subsequently, the previously treated straw fragments were added to a microcosmos system which contained on one hand: 50% coffee grounds and 50% wood chip, and that was inoculated with Phanerochaete sp CMPUJH123, and on the other hand, only 50% coffee grounds and 50% wood chip. Additionally, we had a control substrate which contained only the substrates and the Phanerochaete sp. CMPUJH123 inoculation; these treatments were left on 25°C incubation for 75 days, and itinerary samplings were conducted in days 7, 18, 44 and 75 to evaluate the behavior of the microbic community. Furthermore, the corresponding characterizations and identifications were carried out for each microorganism present in the microcosmos, and later, the straws were removed to perform the previously mentioned physical-chemical characterizations to determine the changes in the materials. The results obtained after carrying out the biological treatment showed the formation of polar groups. Through the observation of bands corresponding to OH, C-O and C=O groups in the FTIR-ATR technique, a decrease in the amorphous zone of the materials was also evidenced. On another hand, 5 microorganisms present in the microcosmos were identified as Phanerochaete sp, Geotrichum sp, Talaromyces sp, Rhodotorula mucilaginosa, and Pseudomonas sp. It is important to highlight that the most significant changes were evidenced in the samples that contained, microorganisms that are attributed with the material’s oxidation. In respect to the microbic ecology of these microorganisms, it should be mentioned that Phanerochaete sp y Talaromyces sp presented a slow growth in the first days of incubation, but however, once settled, these showed an abundant growth in the last two simples, while microorganisms such as Geotrichum sp, Rhodotorula mucilaginosa y Pseudomonas sp had a moderate-to-abundant growth since day 7 of incubation, but by the end of the sampling, both Geotrichum sp como Pseudomonas sp maintained a similar behavior while Rhodotorula mucilaginosa started decreasing until showing no further growth by day 75. Finally, this study displays the capacity that different microorganisms have, to oxidate complex materials such as polypropylene.
Palabras clave
Pitillos plásticosBiodegradación
Luz ultravioleta
Sistema de microcosmos
Rhodotorula mucilaginosa
Talaromyces sp.
Pseudomonas sp.
Geotrichum sp.
Phanerochaete sp.
Keywords
Plastic strawsBiodegradation
Ultraviolet light
Microcosmos system
Phanerochaete sp.
Rhodotorula mucilaginosa
Talaromyces sp.
Pseudomonas sp.
Geotrichum sp.
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