Abstracto

Biotecnología-2013: Degradación biológica del naftaleno: una nueva era - Khandelwal SR - NF Institute of Life Science

 Khandelwal SR, Pawar AN, Ugale SS, More MG y Kokani NF

 Resumen El naftaleno es un hidrocarburo aromático policíclico (HAP) de primera calidad. Los HAP son contaminantes fundamentales del medio ambiente, asociados con actividades antropogénicas comunes, como refinerías de petróleo y combustión incompleta de combustibles fósiles. Los HAP son venenosos, mutagénicos y cancerígenos. El aislamiento de microorganismos degradadores de naftaleno generalmente se recomienda a través de un medio complejo ONR 7a. Los trabajos actuales incluyen un medio modificado con naftaleno como única fuente de carbono. Se aislaron cuatro aislamientos de muestras marinas recolectadas de Mumbai y muestras de suelo petrolífero de Trimbak road Satpur, Nashik. Una caracterización adicional mediante evaluaciones morfológicas y bioquímicas confirmó la similitud con microorganismos Gram positivos y negativos y pueden pertenecer a géneros que incluyen Micrococcus spp., Bacillus spp., Staphylococcus spp., Pseudomonas spp. Estas líneas se cultivaron de manera similar en caldo modificado durante 45 días y en medio de agar ONR 7a. En el ensayo turbidimétrico, Bacillus spp. mostró un crecimiento de gran tamaño a 1 mg/ml de concentración de naftaleno. El catecol que se genera a través de la biodegradación del naftaleno fue detectado por Winkelmann y el método de Arnow. Los cuatro aislados degradaron eficazmente el naftaleno, lo que se demostró mediante el ensayo de Arnow. Estos degradadores de naftaleno también se pueden probar y explorar para determinar su eficacia en la biorremediación de ambientes marinos contaminados y en campos contaminados con petróleo. Para demostrar el uso potencial de la biorremediación en suelos contaminados con hidrocarburos aromáticos policíclicos utilizando naftaleno como un contaminante variable, se realizó un estudio de laboratorio con los objetivos de investigar, comparar y evaluar las estrategias de atenuación natural, bioestimulación, bioaumentación y bioestimulación y bioaumentación combinadas. El estudio abordó la biodegradación de naftaleno en el suelo utilizando fertilizante NPK inorgánico y una combinación de Alcaligenes, Aeromonas, Micrococcus y Serratia como fuente de bioestimulación y bioaumentación, respectivamente. Cada método de tratamiento contenía 4% (p/p) de naftaleno en el suelo como única fuente de carbono y energía. Después de 4 semanas de remediación, los resultados revelaron que la atenuación natural, la bioestimulación, la bioaumentación y la bioestimulación y bioaumentación combinadas exhibieron una degradación de naftaleno del 44%, 69,5%, 77,5% y 85%, respectivamente. Además, el recuento total de bacterias degradadoras de hidrocarburos (THDB) en todos los tratamientos se aceleró durante el período de remediación. El mayor crecimiento bacteriano se encontró para el método de tratamiento combinado de bioestimulación y bioaumentación. Se adecuó un modelo cinético de primer orden para las estadísticas de biodegradación para evaluar la tasa de biodegradación y se esperó el tiempo de vida medio correspondiente.El modelo reveló que los microcosmos de suelo contaminado con naftaleno bajo un método de tratamiento de bioestimulación y bioaumentación combinados tenían constantes de carga de biodegradación mejores, además de tiempos de vida media más bajos, que otras estructuras de remediación. Por lo tanto, los valores de los parámetros cinéticos confirmaron que el grado de efectividad de estas estrategias de biorremediación en la limpieza del suelo contaminado con naftaleno está en el siguiente orden: atenuación natural < bioestimulación < bioaumentación < bioestimulación y bioaumentación combinadas. Por lo tanto, el trabajo actual contribuirá al desarrollo de técnicas para el tratamiento in situ de suelos contaminados con hidrocarburos aromáticos policíclicos. Este estudio investigó la aplicabilidad de nanopartículas de peróxido de calcio (CaO2) sintetizadas para la biorremediación de naftaleno mediante una barrera reactiva permeable (PRB) a partir de aguas subterráneas. De acuerdo con los experimentos por lotes, la aplicación de 400 mg/L de nanopartículas de CaO2 se convirtió en el criterio de máxima calidad para la biorremediación de naftaleno (20 mg/L). Además, el impacto de las condiciones ambientales en la estabilidad de las nanopartículas mostró el tremendo efecto del pH inicial y la temperatura en la estabilidad y la capacidad de liberación de oxígeno del CaO2. En consecuencia, elevar el pH inicial de 3 a 12 aumentó el oxígeno disuelto de 4 a 13,6 mg/L y la estabilidad de las nanopartículas mejoró apreciablemente alrededor de los 70 °C. Además, al aumentar la temperatura de 4 a 30 °C, la estabilidad del CaO2 disminuyó de 120 a 30 °C. Los experimentos de flotación continua revelaron que el agua subterránea infectada con naftaleno se biorremediaba completamente en presencia de nanopartículas de CaO2 y microorganismos del efluente de la columna dentro de los 50 días. Al mismo tiempo, la remediación natural del contaminante resultó en una eliminación del 19,7% al final de los experimentos (350 días). Además, la biopelícula adherida a la superficie del cuarto de PRB se estudió mediante microscopía electrónica de barrido (SEM), que mostró la mayor formación de biopelícula en las superficies de piedra pómez dentro de la columna de biorremediación en comparación con la columna de remediación natural. También se analizaron las características físico-químicas de los efluentes de cada columna y no se indicó ningún efecto negativo del procedimiento de biorremediación en el agua subterránea. Por lo tanto, el presente documento ofrece una visión integral de la aplicación de las nanopartículas de CaO2 en el tratamiento de aguas subterráneas infectadas con HAP. el uso de la biorremediación en suelos infectados por hidrocarburos aromáticos policíclicos utilizando naftaleno como contaminante variante, se realizó un estudio de laboratorio con los objetivos de investigar, comparar y evaluar las técnicas de atenuación natural, bioestimulación, bioaumentación y bioestimulación y bioaumentación combinadas.El estudio se centró en la biodegradación de naftaleno en el suelo utilizando fertilizantes inorgánicos NPK y un modo de vida combinado de Alcaligenes, Aeromonas, Micrococcus y Serratia como fuente de bioestimulación y bioaumentación, respectivamente. Cada método de tratamiento contenía 4% (p/p) de naftaleno en el suelo como única fuente de carbono y electricidad. Después de cuatro semanas de remediación, los resultados determinaron que la atenuación natural, la bioestimulación, la bioaumentación y la bioestimulación y bioaumentación combinadas exhibieron una degradación de naftaleno del 44%, 69,5%, 77,5% y 85%, respectivamente. Además, el recuento total de microorganismos degradadores de hidrocarburos (THDB) en todos los tratamientos se multiplicó durante el período de remediación. El mayor crecimiento bacteriano se determinó para el método de tratamiento combinado de bioestimulación y bioaumentación. Un modelo cinético de orden primario se adecua a los datos de biodegradación para evaluar el precio de biodegradación y la correspondiente estimación del tiempo de vida media. Biografía Khandelwal SR obtuvo su doctorado en la Universidad de Maharashtra del Norte, India, en el año 2001. Ha trabajado en el mundo académico durante más de 30 años con un interés principal en la microbiología aplicada, la bioquímica, los metabolitos secundarios y la agrobiotecnología. Realizó varias consultorías para agricultores indios en relación con la mejora del rendimiento de la soja. Es miembro vitalicio de la Asociación de Microbiólogos de la India y ha publicado varios artículos científicos y técnicos. Otras actividades de investigación incluyen la orientación a estudiantes de maestría y doctorado de la Universidad de Pune y la guía de siete proyectos de investigación diferentes. Es galardonado con el premio al mejor profesor. Actualmente ha participado en varios proyectos de la UGC relacionados con compuestos bioactivos en el campo agrícola por sus beneficios para la salud, como la promoción del crecimiento de las plantas, la mejora del rendimiento y la biorremediación. sharad_khandelwal13@yahoo.comHa trabajado en el mundo académico durante más de 30 años, con especial interés en la microbiología aplicada, la bioquímica, los metabolitos secundarios y la agrobiotecnología. Realizó varias consultorías para agricultores indios en relación con la mejora del rendimiento de la soja. Es miembro vitalicio de la Asociación de Microbiólogos de la India y ha publicado varios artículos científicos y técnicos. Otras actividades de investigación incluyen la orientación a estudiantes de maestría y doctorado de la Universidad de Pune y la dirección de siete proyectos de investigación diferentes. Ha sido galardonado con el premio al mejor profesor. Actualmente ha participado en varios proyectos de la UGC relacionados con los compuestos bioactivos en el campo agrícola por sus beneficios para la salud, como la promoción del crecimiento de las plantas, la mejora del rendimiento y la biorremediación. sharad_khandelwal13@yahoo.comHa trabajado en el mundo académico durante más de 30 años, con especial interés en la microbiología aplicada, la bioquímica, los metabolitos secundarios y la agrobiotecnología. Realizó varias consultorías para agricultores indios en relación con la mejora del rendimiento de la soja. Es miembro vitalicio de la Asociación de Microbiólogos de la India y ha publicado varios artículos científicos y técnicos. Otras actividades de investigación incluyen la orientación a estudiantes de maestría y doctorado de la Universidad de Pune y la dirección de siete proyectos de investigación diferentes. Ha sido galardonado con el premio al mejor profesor. Actualmente ha participado en varios proyectos de la UGC relacionados con los compuestos bioactivos en el campo agrícola por sus beneficios para la salud, como la promoción del crecimiento de las plantas, la mejora del rendimiento y la biorremediación. sharad_khandelwal13@yahoo.com