Degradación de metil tert-butil éter (MTBE) y otros oxigenantes de la gasolina por hongos filamentosos

El amplio uso de compuestos oxigenantes (MTBE, ETBE, TAME y TBA) como aditivos de las gasolinas en varios países como México, permitió el cumplimiento de normas ambientales y tuvo efectos benéficos sobre la calidad del aire al reducir las emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de n...

Descripción completa

Detalles Bibliográficos
Autor: MIGUEL MAGAÑA REYES
Tipo de recurso: tesis doctoral
Estado:Versión publicada
Fecha de publicación:2007
País:México
Institución:Universidad Autónoma Metropolitana
Repositorio:Repositorio Institucional de la UAM Iztapalapa
Idioma:español
OAI Identifier:oai:bindani.izt.uam.mx:wh246s49x
Acceso en línea:https://doi.org/10.24275/uami.wh246s49x
Access Level:acceso abierto
Palabra clave:info:eu-repo/classification/LEM/Butyl methyl ether
info:eu-repo/classification/LEM/Gasolina -- Aditivos
info:eu-repo/classification/LEM/Gasoline -- Additives
info:eu-repo/classification/LEM/Metil ter-butil éter
info:eu-repo/classification/cti/6
Descripción
Sumario:El amplio uso de compuestos oxigenantes (MTBE, ETBE, TAME y TBA) como aditivos de las gasolinas en varios países como México, permitió el cumplimiento de normas ambientales y tuvo efectos benéficos sobre la calidad del aire al reducir las emisiones de monóxido de carbono, hidrocarburos y óxidos de nitrógeno a la atmósfera. Sin embargo se ha asociado al MTBE en la contaminación de cuerpos de agua y aire ambiental, además de mostrar efectos negativos a la salud de animales y humanos. En el presente trabajo, se estudió y evaluó la utilización de hongos filamentosos para la biodegradación de los compuestos oxigenantes de la gasolina: MTBE, ETBE, TAME y TBA. En la primera etapa del estudio, se colectaron varias cepas puras de hongos filamentos así como algunos cultivos mixtos que contenían algún hongo. Se realizó una fase de adaptación en MTBE y TBA así como en otros sustratos (gasolina, tolueno, hexano y dietil éter, para evaluar la degradación potencial por cometabolismo del MTBE) en medios sólidos y líquidos para monitorear el crecimiento en estos sustratos. Una vez que se seleccionaron los cultivos que mostraron resultados positivos de crecimiento, se evaluó la biodegradación y la respiración (O2, CO2) en microcosmos con medios líquidos. Ninguna de las cepas puras de hongos filamentosos logró degradar alguno de los oxigenantes como única fuente de carbono ni por cometabolismo. Se obtuvo un cultivo mixto: consorcio H, compuesto por el hongo A. terreus y al menos una bacteria capaz de degradar MTBE (0.0026 mg/mL·h), TAME (0.0019 mg/mL·h), ETBE (0.0023 mg/mL·h) y TBA (0.0133 mg/mL·h) en cultivos líquidos, con rendimientos celulares muy bajos. La enzima responsable de la oxidación inicial del MTBE fue inducible por el propio oxigenante, y el rompimiento del enlace éter fue el paso limitante en su degradación. Los experimentos con antibióticos aportan evidencia de que la degradación fue debida principalmente al hongo A. terreus. El cultivo perdía la actividad degradativa si crecía en un medio rico como PDA o agar nutritivo. Un segundo cultivo mixto (consorcio UAMI), compuesto por un hongo filamentoso (no identificado) y al menos tres bacterias, degradaron MTBE (1.5 mg/g protinicial·h), TAME (1.8 mg/g protinicial·h) y TBA (3.4 mg/g protinicial·h) pero no ETBE. La ruptura del enlace éter fue el paso limitante en la oxidación del MTBE por este cultivo. Los experimentos con los organismos aislados del consorcio UAMI, muestran que la degradación del MTBE requiere la asociación simbiótica del hongo y al menos una de las tres bacterias aisladas. Ninguno de los organismos aislados fue capaz de degradar MTBE por separado. El TBA podría representar para este cultivo, un sustrato de propagación sin que se pierda la capacidad de degradación como en el caso de los medios ricos. Se obtuvo además un cultivo fúngico no axénico de Fusarium solani CBS 117476 capaz de degradar como única fuente de carbono y energía al MTBE (VmMTBE = 16.4 mg MTBE/g proteína·h, KmMTBE = 0.0015 mg/mL), TBA (VmTBA = 46.3 mg TBA/g, KmTBA = 0.082 mg/mL) y TAME (36 mg/g proteína·h) y pero no ETBE. La ruptura del enlace éter también es el paso limitante para la oxidación del MTBE por este cultivo. A la fecha solo hay un reporte de degradación de MTBE con un hongo filamentoso: Graphium sp., que degradó cometabólicamente al MTBE con n-butano a una velocidad de 1.85 mg MTBE/g proteína·h (0.35 nmol/mg proteína·min) (Hardison et al. 1997). Los rendimientos para TBA (0.36 g biomasa/g TBA) y MTBE (0.18 g biomasa/g MTBE) estuvieron dentro del rango de valores reportados en la literatura. Experimentos con MTBE marcado confirmaron que el cultivo mineraliza el 77% del carbono degradado a CO2. El hongo Fusarium solani CBS 117476 degradó los intermediarios de la degradación de MTBE: HIBA y MHP. En experimentos de crecimiento en sustratos alternativos se observó que Fusarium solani creció bien en etanol, pero cuando se incubó en MTBE o TBA la biomasa crecida en etanol, tendió a lisarse, aunque con el tiempo recuperó la actividad de degradación de MTBE y TBA. Se requieren estudios posteriores referentes a la propagación en etanol y TBA ya que la propagación de biomasa activa es uno de los pasos limitantes para la degradación de compuestos oxigenantes. Se recomienda complementar las técnicas de análisis de cromatografía de gases con algunas otras técnicas tales como HPLC que permitan el estudio de los metabolitos no volátiles en la fase acuosa, con el fin de establecer de modo más preciso la ruta de degradación de oxigenantes por los cultivos estudiados En este trabajo se mostró que la degradación de los oxigenantes de la gasolina: MTBE, ETBE, TAME y TBA como única fuente de carbono y energía, por cultivos fúngicos es factible, y su utilización en sistemas de remediación tales como la biofiltración para la eliminación de este tipo de compuestos, puede ser interesante.

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