Estados Unidos genera siete millones de toneladas de lodos de depuradora al año, suficiente para llenar 2, 500 piscinas olímpicas. Si bien una parte de estos desechos se reutiliza para abono y otras aplicaciones terrestres, una cantidad sustancial todavía se desecha en vertederos. En un nuevo estudio, Los investigadores de la Universidad de Texas A&M han descubierto una forma eficiente de utilizar el lodo sobrante para fabricar plásticos biodegradables.

En la edición de septiembre de la revista Sociedad Química Estadounidense (ACS) Omega , los investigadores informan que la bacteria Zobellella denitrificans ZD1, encontrado en manglares, puede consumir lodos y aguas residuales para producir polihidroxibutirato, un tipo de biopolímero que se puede utilizar en lugar de plásticos a base de petróleo. Además de reducir la carga sobre los vertederos y el medio ambiente, los investigadores dijeron Zobellella denitrificans ZD1 ofrece una forma de reducir los costos iniciales para la fabricación de bioplásticos, un paso para hacerlos a precios más competitivos en comparación con los plásticos normales.

"El precio de las materias primas para cultivar bacterias productoras de biopolímeros representa entre el 25% y el 45% del costo total de producción de la fabricación de bioplásticos. Ciertamente, este costo puede reducirse en gran medida si podemos aprovechar un recurso alternativo que sea más barato y se pueda obtener fácilmente, "dijo Kung-Hui (Bella) Chu, profesor del Departamento de Ingeniería Civil y Ambiental de Zachry. "Hemos demostrado una forma potencial de utilizar lodos activados por aguas residuales municipales y aguas residuales industriales de agricultura y acuicultura para fabricar plásticos biodegradables. Además, la cepa bacteriana no requiere elaborados procesos de esterilización para evitar la contaminación de otros microbios, reduciendo aún más los costos operativos y de producción de los bioplásticos ".

Polihidroxibutirato, una clase emergente de bioplásticos, es producido por varias especies bacterianas cuando experimentan un desequilibrio de nutrientes en su entorno. Este polímero actúa como reserva de energía suplementaria de las bacterias, similar a los depósitos de grasa en los animales. En particular, una abundancia de fuentes de carbono y un agotamiento de nitrógeno, fósforo u oxígeno, hacen que las bacterias consuman erráticamente sus fuentes de carbono y produzcan polihidroxibutirato como respuesta al estrés.

Uno de esos medios que puede obligar a las bacterias a producir polihidroxibutirato es el glicerol crudo, un subproducto de la fabricación de biodiésel. El glicerol crudo es rico en carbono y no tiene nitrógeno, por lo que es una materia prima adecuada para la fabricación de bioplásticos. Sin embargo, El glicerol crudo contiene impurezas como ácidos grasos, sales y metanol, que puede prohibir el crecimiento bacteriano. Como glicerol crudo, el lodo de las aguas residuales también tiene muchos de los mismos ácidos grasos y sales. Chu dijo que los efectos de estos ácidos grasos sobre el crecimiento bacteriano y, como consecuencia, Todavía no se había examinado la producción de polihidroxibutirato.

"Hay una multitud de especies bacterianas que producen polihidroxibutirato, pero solo unas pocas que pueden sobrevivir en ambientes con alto contenido de sal y aún menos entre esas cepas pueden producir polihidroxibutirato a partir de glicerol puro, ", Dijo Chu." Analizamos la posibilidad de si estas cepas que toleran la sal también pueden crecer en glicerol crudo y aguas residuales ".

Para su estudio, Chu y su equipo eligieron el Zobellella denitrificans ZD1, cuyo hábitat natural son las aguas saladas de los manglares. Luego probaron el crecimiento y la capacidad de esta bacteria para producir polihidroxibutirato en glicerol puro. Los investigadores también repitieron los mismos experimentos con otras cepas bacterianas que son conocidas productoras de polihidroxibutirato. Ellos encontraron que Zobellella denitrificans DZ1 pudo prosperar en glicerol puro y produjo la cantidad máxima de polihidroxibutirato en proporción a su peso sin agua.

Próximo, el equipo probó el crecimiento y la capacidad de Zobellella denitrificans ZD1 para producir polihidroxibutirato en glicerol que contiene sal y ácidos grasos. Descubrieron que incluso en estas condiciones, produjo polihidroxibutirato de manera eficiente, incluso en condiciones de nutrientes equilibradas. Cuando repitieron los experimentos en muestras de aguas residuales sintéticas de alta resistencia y lodos activados por aguas residuales, encontraron que la bacteria todavía era capaz de producir polihidroxibutirato, aunque en cantidades menores que si estuvieran en glicerol crudo.

Chu notó que al aprovechar Zobellella denitrificans Tolerancia ZD1 para ambientes salados, Se podrían evitar los costosos procesos de esterilización que normalmente se necesitan cuando se trabaja con otras cepas de bacterias.

" Zobellella denitrificans La preferencia natural de ZD1 por la salinidad es fantástica porque podemos, si es necesario, Modifique la composición química de los desechos simplemente agregando sales comunes. Este ambiente sería tóxico para otras cepas de bacterias, "ella dijo." Entonces, estamos ofreciendo un bajo costo, un método sostenible para fabricar bioplásticos y otra forma de reutilizar los residuos biológicos que son costosos de eliminar ".