Page 1
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
1
BIODEGRADACIÓN DE COLORANTES TEXTILES MEDIANTE
Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus
Mendoza-Hernández José Carlos*1, Martínez-Tecuatl Norma1, Jaramillo
Hernández Olimpia1, Arriola-Morales Janette1, Pérez Osorio Gabriela2, Espinosa
Aquino Beatriz3
Benemérita Universidad Autónoma de Puebla, Ciudad Universitaria, Facultad de
Ingeniería Química, Colegio de Ingeniería Ambiental. Tel (222) 2 29 55 00 ext 7250.
[email protected]
1. Colegio de Ingeniería Ambiental, Facultad de Ingeniería Química de la BUAP, Ciudad
Universitaria, Col. San Manuel, C. P. 72570, Puebla, Pue., México 2. Colegio de Ingeniería en Materiales, Facultad de Ingeniería Química de la BUAP.
3. Departamento de Agroecología y Ambiente, ICUAP, BUAP. Puebla, Pue., México
RESUMEN
La fabricación de los diferentes productos textiles se lleva a cabo a partir de varios
procesos, los cuales generan un gran número de sustancias contaminantes en sus aguas
residuales. Dentro de estos contaminantes sobresale el color debido a su difícil
destrucción (generalmente sólo es removido por adsorción). De los colorantes disponibles
en el mercado, aproximadamente el 50% corresponde a los compuestos azo. En este
estudio se lograron obtener eficiencias de biodegradación aerobia de los colorantes tipos
azo mediante las bacterias Sphingobacterioum multivorum y Acinetobacter haemolyticus
entre 50-99% dependiendo del colorante y una eficiencia del 69% en agua residual de un
proceso de teñido con negro 22 en un periodo de 96 horas.
PALABRAS CLAVE
Biodegradación, colorantes textiles, Sphingobacterium, Acinetobacter.
Page 2
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
2
INTRODUCCIÓN
La fabricación de los diferentes productos
textiles se lleva a cabo a partir de proceso
como limpiado, lanzado, estirado,
acabado, teñido, etc. Debido a estos
procesos la industria textil genera agua
residual con un gran número de
contaminantes, dentro de los cuales
podemos encontrar a los fenoles,
sulfuros, cromo y colorantes entre otros.
Estos últimos son uno de los
contaminantes que llama la atención,
debido a su difícil degradación.
Los principales colorantes utilizados a
nivel mundial en la industria textil,
papelera, alimenticia, cosmética y
farmacéutica son los del tipo azo, de los
que existen aproximadamente 3000 tipos
(Bishop y Jiang, 1994). Los colorantes
azo son compuestos orgánicos sintéticos
que se caracterizan por la presencia de
un grupo cromóforo (-N=N-). Este grupo
está unido por un lado a un núcleo
aromático o heterocíclico, y por el otro
lado puede estar unido a una molécula
insaturada de tipo carboxílica,
heterocíclica o alifática.
Durante los procesos de producción y de
coloración, de 10 a 15 por ciento de los
colorantes utilizados, son vertidos en los
afluentes como desechos contaminantes,
los cuales tienen gran persistencia, son
tóxicos y por tanto deben ser degradados
o al menos totalmente neutralizados
antes de ir al ambiente. Los hongos que
causan podredumbre blanca de la
madera han demostrado su capacidad
para degradar colorantes (Jiménez,
Gloria; Pennincx, Michel.2003).
Se ha observado que la degradación de
los colorantes azo consiste en 2 pasos.
En medio anaerobio, el primero es la
ruptura del enlace azo (Wuhrmann et al.,
1980), y el segundo paso será la
mineralización de los compuestos
intermediarios. Esto es de gran
importancia , en lo que respecta a salud
pública, debido a que los productos
Page 3
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
3
intermediarios de muchos colorantes azo,
tales como benzidina, 2-naftilamina y
otras aminas aromáticas son
carcinógenas o tóxicas (Anliker, 1979).
Algunos autores han reportado que la
degradación de los colorantes azo resulta
difícil por medio de tratamientos aerobios
(Bishop y Jiang, 1994). Sin embargo, con
un proceso adecuado de aclimatación de
los microorganismos es posible obtener
su degradación (Kulla, 1981).
METODOLOGÍA
Cepas y condiciones de crecimiento: Las
bacterias Acinetobacter haemolyticus y
Sphingobacterium multivorum aisladas de
suelos contaminados por hidrocarburos,
se hicieron crecer en caldo Luria Bertani
(LB), durante 24 h. Del crecimiento de 24
h se resembró en caldo LB a ½ de
concentración durante 24 h, para la
adaptación de las cepas. De este
crecimiento se realizó una dilución en
buffer de fosfatos salinos (PBS) a pH 7.4,
midiendo la densidad óptica en un
espectrofotómetro para obtener una
absorbancia de 0.2, a una longitud de
onda de 600 nm, equivalente
aproximadamente a 1x 106 bacterias/ml.
Biodegradación de colorantes: A los
tubos conteniendo 9 ml de colorante
(Azul terasil, Azul Solofenil , Azul
Maxilon, Azul Cibacron, Azul Cibanon,
Azul Mariposa, Azul Eryonil, Negro
Solofenil, Negro 22, Rojo Caballito) 50,
100, 200 y 250 ppm, en caldo LB a ½ de
concentración, se le agregó 1 ml de la
suspensión bacteriana conteniendo
aproximadamente 1x 106 bacterias/ml, y
se incubó durante 96 h a 25°C. El mismo
procedimiento se realizó para aguas
residuales provenientes de una industria
textil que usa como colorante negro 22
(Kudlich M., Bishop,1996).
Medición de la biodegradación: Después
de transcurrido el tiempo la muestra se
centrifugo a 9000rpm durante 15 minutos
para eliminar las bacterias y realizar la
Page 4
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
4
lectura espectrofotométrica de la
biodegradación en el sobrenadante.
Para la cuantificación de la
biodegradación de los diferentes
colorantes se realizó una curva se
calibración con concentraciones de 25,
50, 75, 100, 125, 150 ppm midiéndose
espectofotométricamente a las siguientes
longitudes de onda: Azul terasil (556nm),
Azul Solofenil (620), Azul Maxilon (609),
Azul Cibacron (609 nm), Azul
Cibanon(585nm), Azul Mariposa(570),
Azul Eryonil (593nm) , Negro. Solofenil
(491), Negro 22(591 nm), Rojo Caballito
(508). A cada uno de los sobrenadantes
se les realizó la medición con la curva de
calibración correspondiente,
determinando de esta manera el
porcentaje de biodegradación de los
colorantes.
RESULTADOS
Al analizar la biodegradación del
colorante azul terasyl podemos observar
que la mayor biodegradación del
colorante fue realizada por Acinetobacter
haemolyticus b6 a 50 ppm con un 91% y
a 250 ppm un 95.3%, Acinetobacter
haemolyticus b1 a 100 ppm con un 93.4%
y a 200 ppm con un 93.8%, como se
muestra en la figura 1
Figura1. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul terasyl con las cepas Sphingobacterium
multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
Page 5
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
5
En la figura 2 podemos observar que la
mayor biodegradación del colorante Azul
Eryonil fue por la cepa de Acinetobacter
haemolyticus b6 con porcentajes de
biodegradación del 95.32, 94.35, 94.93,
95.51, para las concentraciones de 50,
100, 200 y 250 ppm respectivamente.
Figura2. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Eryonil con las cepas Sphingobacterium
multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
La mayor biodegradación para el
colorante azul Cibacrom fue realizada
por la cepa Acinetobacter haemolyticus
b6 con un 94.13 %, 96.06%, 97.81% y
98.24%, para las concentraciones de 50,
100, 200 y 250 ppm respectivamente.
Page 6
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
6
Figura3. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Cibacrom con las cepas
Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
En la biodegradación del colorante azul
cibanon a 50 y 200 ppm la mayor
biodegradación fue realizada por la cepa
Acinetobacter haemolyticus b1 con un
porcentaje de 92.88 y 94.22%
respectivamente, mientras que para las
concentraciones de 100 y 250 ppm la
mayor biodegradación fue realizada por la
cepa Acinetobacter haemolyticus b6 con
un porcentaje de biodegradación del 94.66
y 95.46% respectivamente, como se
muestra en la figura 4.
Figura4. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Cibanon con las cepas
Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
Page 7
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
7
Para el colorante azul maxilón la mayor
biodegradación a 50 ppm fue realizada
por Sphingobacterium multivorum c6 con
un 98.79%, mientras que para las
concentraciones de 100, 200 y 250 ppm
la mayor biodegradación se obtuvo con
la cepa Sphingobacterium multivorum b2
con un 99.59%, 99.50%, 99.53%,
respectivamente como se muestra en la
figura 5.
Figura5. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Maxilon con las cepas Sphingobacterium
multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
La mayor biodegradación del colorante
azul mariposa a las concentraciones
de50 y 200 ppm fue por Acinetobacter
haemolyticus b1, con un 95.75 y 96.76%
respectivamente, mientras que a 100 y
250 ppm fue realizada por Acinetobacter
haemolyticus b1 con un de 91.03 y
95.79%, como se muestra en la figura 6.
Page 8
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
8
Figura6. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Mariposa con las cepas
Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
La mayor biodegradación del colorante
negro solofenil a 50 y 200 ppm fue
realizada por Sphingobacterium
multivorum c6 con un 95.78 y 93.16 %
respectivamente, sin embargo a 100 ppm
la mayor biodegradación del colorante
fue realizada por Sphingobacterium
multivorum b2 con 94.66% y a 250 ppm
por Acinetobacter haemolyticus b6 con
un 96.24% como se muestra en la figura.
Figura7. Porcentaje de biodegradación del colorante Negro Solofenil con las cepas
Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
Page 9
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
9
La mayor biodegradación del colorante rojo
mariposa a 50 y 200 ppm fue realizada por
Sphingobacterium multivorum c1 con un
93.84% y 95.54% respectivamente,
mientras que para la concentración de
100ppm fue realizada por Acinetobacter
haemolyticus b1 con un 91.44%, y
finalmente para la concentración de 250
ppm fue mediante la cepa de
Sphingobacterium multivorum b2 con un
96.20%, como se puede observar en la
figura 8.
Figura8. Porcentaje de biodegradación del colorante Rojo Mariposa con las cepas
Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
En el colorante azul solofenil el mayor
porcentaje de biodegradación a 50, 100,
200 y 250 ppm fue realizado por la cepa de
Sphingobacterium multivorum c1 con
porcentajes de 53.81%, 50.76%, 55.29% y
54.56% respectivamente como se observa
en la figura 9.
Page 10
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
10
Figura9. Porcentaje de biodegradación del colorante Azul Solofenil con las cepas
Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
Para el colorante rojo caballito la mayor
biodegradación a 50, 100, y 200 ppm fue
realizada por Acinetobacter haemolyticus
b1 con un 93.10%, 91.44% y 92.27%
respectivamente, mientras que a 250 ppm
fue por Sphingobacterium multivorum b2
con un 96.20% como se muestra en la
figura 10.
Figura10. Porcentaje de biodegradación del colorante Rojo Caballito con las cepas
Sphingobacterium multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
Page 11
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
11
En el caso del colorante negro 22 el mayor
porcentaje de biodegradación a 50 ppm fue
realizado por Acinetobacter haemolyticus
b1 con un 93.5%, a 100 ppm por
Sphingobacteriunm multivorum c6 con un
92.44%, mientras que a 200 y 250 ppm fue
realizado por Acinetobacter haemolyticus
b6 con un 94.96 y 92.86% respectivamente
como se observa en la figura 11.
Figura11. Porcentaje de biodegradación del colorante Negro 22 con las cepas Sphingobacterium
multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
Para el caso de agua residual de una
empresa textil la cual usa un teñido con el
colorante negro 22, la biodegradación fue
en un 69.48% realizado por las cepas de
Sphingobacterium multivorum b2 y
Acinetobacter haemolyitus b6.
Page 12
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
12
Figura12. Porcentaje de biodegradación de agua residual con las cepas Sphingobacterium
multivorum y Acinetobacter haemolyticus.
DISCUSIÓN
En este trabajo la capacidad de
Sphingobacterium multivorum y
Acinetobacter baumani para la
biodegradación de los colorantes Azul
terasil, Azul Solofenil, Azul Maxilon, Azul
Cibacron, Azul Cibanon, Azul Mariposa,
Azul Eryonil, Negro. Solofenil, Negro 22,
Rojo Caballito, presentes en efluentes
industriales fue mayor al 90% , sin
embargo en azul suolofenil siendo el
colorante que más resistencia presentó
hacia la biodegradación presentó un
55.29%, y hasta un 99.5% en azul
maxilon, que fue el colorante de mayor
biodegradación. Estos resultados
concuierdan con lo propuesto por Bishop,
1994, y Cruz 1999, en donde la
biodegradación de colorantes es de hasta
el 70%, sin embargo con las condiciones
en las que fueron probados estos
experimentos aumentamos la
biodegradación de los mismos, lo cual
puede ser factible de usarse en algunos
de los procesos industriales, modificando
de esta manera los procesos de
tratamiento. La degradación de los
colorantes por los sistemas biológicos
ofrece algunas ventajas importantes
como que no se generan productos
tóxicos de los procesos metabólicos, pero
también es difícil encontrar alguna cepa
bacteriana que presente la capacidad de
biodegradar los diferentes colorantes, por
lo que es factible que se generar un
consorcio específico para cada uno de los
tratamiento de efluentes de los diferentes
procesos industriales.
Page 13
Mendoza-Hernández et. al. /Revista Latinoamericana el ambiente y las ciencias, 1 (1):1-13, 2010
13
CONCLUSIONES
Es posible la biodegradación de
colorantes textiles mediante las
bacterias Acinetobacter haemolyticus
y Sphingobacterium multivorum, con
un alto grado de efectividad en un
tiempo de 96h, lo cual podría reducir
el uso de floculante y coagulantes
químicos, disminuyendo de esta
manera los costos y la contaminación
que estos generan.
BIBLIOGRAFÍA
Anliker R. (1979). Exotoxicology of Dyestuffs-A Joint Effort by Industry. 3. Págs.
59-74
Bishop P. L. y Jiang H. (1994). Aerobic biodegradation of azo dyes in biofilms. Wat.
Sci. Technol. 29. 10-11. Págs. 525-530.
Cruz, A. y Buitrón G. (1999). Biotransformación of disperse blue 79 by an
anaerobic sequencing batch biofilter. Proc. of Waste minimization and end of pipe
treatment in chemical and petrochemical industries. November 14-18, Merida,
Yucatan, Mexico, pp. 553-556.
Jiménez, Gloria; Pennincx, Michel.2003. Nuevo proceso de biodegradación de
colorantes, utilizando hongos de la podredumbre blanca de la madera. Vitae
(Medellín);10(2):52-59.
Kudlich M., Bishop L. P., Knackmuss H.-J. and Stolz, A. (1996). Simultaneus
anaerobic and aerobic degradation of the sulfonate azo dye Mordant Yellow 3 by
immobilized cells from a naphthalenesulfonated-degrading mixed culture. Appl.
Microbiology, Nov., pp. 3598-3604.
Kulla H. G. (1981). Aerobic Bacterial Dgradation of Azo Dyes. Microbial
degradation of xenobitics and recalcitrant compounds. FEMS Symp. No. 12. De.
Academic Press, London. Págs. 387-399.
Wuhrmann K., Mechsner K. y Kappeler T. (1980). Investigation on Rate-
Determining Factors in The Microbial Reduction of Azo Dyes. Eur. J. Appl.
Microbiol Biotechnol. 9. Págs. 325-338.
