Desarrollo de sistemas de inmovilización bacteriana para aplicaciones en biorremediación de compuestos aromáticos del petróleo

Abstract

Numerosos organismos ofrecen soluciones respetuosas con el medio ambiente para la remediación de sitios afectados con petróleo. En este contexto, la bioaumentación con microorganismos puede mejorar significativamente la eficiencia y la velocidad de degradación del petróleo. En este trabajo de Tesis Doctoral, se propone el empleo de bacterias capaces de remover compuestos aromáticos contaminantes, de los géneros Pseudomonas, Bacillus, Kocuria y Rhodococcus, en estrategias de biorremediación de matrices contaminadas con efluentes de la industria petrolera. Para ello, se realizaron estudios tendientes a: 1) profundizar el estudio de propiedades fisiológicas y tecnológicas de estas bacterias ambientales, en presencia de dibenzotiofeno (DBT), modelo de compuesto poliaromático azufrado derivado del petróleo; 2) formular medios de cultivo de bajo costo utilizando subproductos industriales y bioestimulantes para la producción de biomasa y bioemulsionantes y 3) evaluar las características de seguridad bacteriana, respecto a la resistencia antimicrobiana fenotípica y genética y virulencia in vitro e in vivo, para una liberación segura al medio ambiente. Por último, con estos conocimientos, se procedió a desarrollar sistemas de inmovilización bacteriana en soportes naturales y evaluar la remoción de compuestos del petróleo en condiciones controladas. Las cepas bacterianas en estudio presentaron diferencias significativas en sus propiedades de superficie (hidrofobicidad, auto-agregación y formación de biofilm), actividad bioemulsionante, acumulación intracelular de polifosfato inorgánico (polyP) y remoción de DBT. Se destacaron Bacillus sp. B18 por su actividad bioemulsionante y Pseudomonas sp. P26 por su capacidad de remover DBT (48% en 7 días). La producción de biomasa y bioemulsionantes de estas cepas fue satisfactoria en medios de cultivo formulados con subproductos industriales (agua de maceración de maíz y glicerol crudo). Los estudios de seguridad de Pseudomonas sp. P26 evidenciaron la ausencia de genes de resistencia a quinolonas y agentes beta-lactámicos y elevada sensibilidad in vitro de la cepa a diferentes antimicrobianos. Estos resultados junto a la ausencia de actividad proteolítica y hemolítica y de virulencia in vivo frente a larvas de Galleria mellonella, sugirieron que Pseudomonas sp. P26 es una cepa segura para su aplicación en procesos de biorremediación ambiental. Se desarrolló un sistema de inmovilización a base de Pseudomonas sp. P26, cultivada en agua de maceración de maíz y glicerol crudo, utilizando cáscara de nuez molida como soporte. Con el sistema inmovilizado, los mayores porcentajes de remoción de DBT (33%), fluoranteno (23%) y pireno (25%) se determinaron en condiciones de agitación (100 rpm), sin el agregado de fosfato inorgánico como bioestimulante. Por otra parte, se demostró que los tratamientos de bioestimulación con fertilizantes y bioestimulación combinada con bioaumentación con Pseudomonas sp. P26 fueron los más efectivos en un modelo de remediación de suelos afectados con hidrocarburos. Este trabajo de Tesis Doctoral contribuye al conocimiento de importantes características fisiológicas y tecnológicas de bacterias seleccionadas para biorremediar y biotransformar matrices afectadas por compuestos tóxicos, así como también remarca la necesidad del estudio de características de seguridad de bacterias con aplicación ambiental y sustenta la importancia del uso de sustratos alternativos y soportes naturales para la producción de biomasa y la inmovilización bacteriana.