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INFORMES ESTANCIAS CORTAS DE

INVESTIGACIÓN 2017

Entregable D12

Red CYTED 316RT0508

Informes estancias cortas de investigación 2017

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ESTANCIA CORTA DE INVESTIGACIÓN 2017

DATOS DE LA ESTANCIA CORTA DE INVESTIGACIÓN

Investigador: María Eugenia Suárez Ojeda

Grupo: GENOCOV (Grupo de Investigación en Tratamiento Biológico y Valorización de Efluentes Líquidos y Gaseosos).

Institución: Departamento de Ingeniería Química, Biológica y Ambiental, Escuela de Ingeniería, Universitat Autònoma de Barcelona.

Grupo responsable de la acogida: Laboratório de Processos de Separação e Reacção – Laboratório de Catálise e Materiais (LSRE-LCM). Departamento de Ingeniería Química. Faculdade de Engenharia da Universidade do Porto (FEUP). Universidade do Porto.

Lugar de realización de la estancia: Oporto, Portugal.

Duración de la estancia: 23 de octubre al 15 de diciembre de 2017.


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1. TEMÁTICA Y MOTIVACIÓN DE LA ESTANCIA

El Grupo de Investigación en Tratamiento Biológico y Valorización de Efluentes

Líquidos y Gaseosos (GENOCOV) del Departamento de Ingeniería Química, Biológica y

Ambiental de la Universitat Autònoma de Barcelona trabaja desde hace 25 años en el

desarrollo de tecnologías ambientales, fundamentalmente biológicas, para el tratamiento y

valorización de aguas residuales urbanas e industriales y de efluentes gaseosos.

En los últimos años se ha visto una preocupación creciente por la presencia de

contaminantes de preocupación emergente (por su acrónimo en inglés CEC) tanto en

aguas residuales industriales como en aguas urbanas. Aunque las concentraciones de

partida en ambas aguas residuales son diferentes, el correcto acoplamiento de procesos

de oxidación química y biológica puede garantizar porcentajes de eliminación de

contaminantes orgánicos cercanos al 100% (en aguas residuales urbanas e industriales).

Sin embargo, es ampliamente conocido que ciertos contaminantes como por ejemplo

antibióticos, antiinflamatorios, fragancias, filtros UV, insecticidas, retardantes de llama,

nicotina y cafeína pueden tener efectos indeseables sobre los seres vivos en

concentraciones por debajo de los nano gramos por litro (Agüera and Lambropoulou,

2015; Barbosa et al., 2016a; Ribeiro et al., 2015).

Incluso después de que haya sido aplicado algún pretratamiento, los

microorganismos presentes en una planta de tratamiento de aguas residuales urbana o

industrial pueden estar en contacto con diferentes CEC. La eliminación de CEC es

ineficiente en esas plantas de tratamiento convencionales, ya que no están diseñadas

específicamente para tratarlos (Behera et al., 2011; Birosova et al., 2014). Por lo tanto, los

efluentes de este tipo de instalaciones son una de las rutas más importantes para la

presencia de CEC en el agua superficial, subterránea e incluso potable (Dolar et al., 2012;

Barbosa et al., 2016b).

Por esta razón, resulta de gran importancia conocer como se comportan este tipo de

contaminantes en cada una de las etapas de proceso de las estaciones de aguas

residuales urbanas (EDAR), que a la larga son también receptoras de aguas residuales

industriales.

2. ACTIVIDADES REALIZADAS

Durante la estancia, la Dra. María Eugenia Suárez Ojeda realizó la formación

pertinente para poder determinar contaminantes de preocupación emergente mediante

extracción en fase sólida (SPE) seguida de cromatografía líquida de rendimiento ultra-alto

acoplada a espectrometría de masas en tándem (UHPLC)-MS/MS). Los contaminantes

escogidos para su análisis fueron los siguientes:


3

1. Incluidos en la Decisión EU 2015/495: Tres antibióticos macrólidos (azitromicina,

claritromicina, eritromicina), el fármaco antiinflamatorio no esteroideo (diclofenaco),

un filtro UV (EHMC: 2-etilhexil-4-metoxicinamato), tres insecticidas neonicotinoides

(methiocarb, acetamiprid, thiamethoxam).

2. Incluidos en la Directiva UE 2013/39: Tres sustancias prioritarias de la (atrazina,

isoproturón y PFOS), cinco productos farmacéuticos: tres antibióticos

(sulfametoxazol, trimetoprima, enrofloxacina) un medicamento antiepiléptico

(carbamazepina) y un analgésico narcótico (tramadol).

Estos microcontaminantes objetivo se seleccionaron teniendo en cuenta su inclusión

en las recomendaciones de la UE recientemente lanzadas, su alta frecuencia de

detección en los efluentes secundarios urbanos, su toxicidad y/o su carácter recalcitrante.

Así mismo, se establecieron las bases de una futura colaboración para realizar las

campañas de muestreo en invierno y en verano del 2018 de la estación depuradora de

aguas residuales de Rubí y de la planta piloto planta piloto de depuradora del futuro del

proyecto LIFE+ SAVING-E del grupo GENOCOV. Esta planta piloto presenta un esquema

novedoso compuesto de una etapa de eliminación de materia orgánica de alta eficacia

seguida de la eliminación biológica autótrofa en dos etapas (nitritación parcial+anammox).

3. BIBLIOGRAFÍA

• Agüera, A. and Lambropoulou D. (2015) New challenges for the analytical

evaluation of reclaimed water and reuse applications. Wastewater Reuse and

Current Challenges. Part of the series The Handbook of Environmental Chemistry

(Fatta-Kassinos D, Dionysiou DD & Kümmerer K, eds), 49-80. Springer Publishing,

USA.

• Barbosa, M., Moreira, F.F.N., Ribeiro, A.R., Pereira, M.F.R., Silva, A.M.T., 2016a.

Occurrence and removal of organic micropollutants: an overview of the watch list of

EU Decision 2015/495, Water Research, 94, 257-279.

• Barbosa, M., Ribeiro, A.R., Pereira, M.F.R., Silva, A.M.T., 2016b. Eco-friendly LC-

MS/MS method for analysis of multi-class micropollutants in tap, fountain, and well

water from northern Portugal, Analytical and Bioanalytical Chemistry, 408, 8355-

8367.

• Behera, S.K., Kim, H.W., Oh, J.E., Park, H.S., 2011. Occurrence and removal of

antibiotics, hormones and several other pharmaceuticals in wastewater treatment

plants of the largest industrial city of Korea. Sci. Total Environ. 409 (20), 4351-4360.


4

• Birosova, L., Mackulak, T., Bodik, I., Ryba, J., Skubak, J., Grabic, R., 2014. Pilot

study of seasonal occurrence and distribution of antibiotics and drug resistant

bacteria in wastewater treatment plants in Slovakia. Sci. Total Environ. 490, 440-

444.

• Dolar, D., Gros, M., Rodriguez-Mozaz, S., Moreno, J., Comas, J., Rodriguez-Roda,

I., Barcelo, D., 2012. Removal of emerging contaminants from municipal

wastewater with an integrated membrane system, MBR-RO. J. Hazard. Mater.

239e240, 64-69.

• Ribeiro, A.R., Nunes, O.C., Pereira, M.F.R., Silva, A.M.T., 2015. An overview on the

advanced oxidation processes applied for the treatment of water pollutants defined

in the recently launched Directive 2013/39/EU. Environ. Int. 75, 33-51.


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ESTANCIA CORTA DE INVESTIGACIÓN 2017

DATOS DE LA ESTANCIA CORTA DE INVESTIGACIÓN

Investigadora: Anielka Dávila López

Grupo: Laboratorio de Biotecnología

Institución: Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua, Managua (Nicaragua)

Grupo responsable de la acogida: Grupo Tratamiento de Agua de la Universidad Militar Nueva

Granada

Lugar de realización de la estancia: Bogotá, Colombia

Duración de la estancia: 3 meses (septiembre - noviembre 2017)

TEMÁTICA Y MOTIVACIÓN DE LA ESTANCIA

El Laboratorio de Biotecnología es un área de la Universidad Nacional Autónoma de Nicaragua,

Managua (UNAN-Managua) dedicada a la investigación, docencia, extensión e internacionalización

en las líneas de biotecnología y calidad ambiental, biotecnología agrícola, calidad nutricional e

inocuidad de los alimentos. La investigadora Anielka Dávila López realizó una estancia de

investigación para participar en la ejecución del Proyecto “Bioprospección de microorganismos de

interés ambiental para la potencialización bioquímica en el tratamiento de aguas residuales

industriales, Fase 1”, llevado a cabo por el grupo Tratamiento de agua de la Universidad Militar

Nueva Granada (UMNG). El principal objetivo del intercambio fue adquirir conocimientos y

experiencias de un tema relativamente nuevo en Nicaragua. El tema de la bioprospección puede ser

utilizado para el desarrollo de investigaciones que permitan el aprovechamiento de recursos

autóctonos y permite encontrar soluciones más efectivas y menos costosas a las problemáticas de la

sociedad, como lo es la deposición de aguas residuales industriales sin previo tratamiento.

ACTIVIDADES REALIZADAS

Durante la realización de la estancia se participó en el desarrollo de procedimientos analíticos, en

reuniones presentación de resultados y actividades de planeación de fase siguiente del proyecto.

- Caracterización físico-química de las aguas residuales de las diferentes etapas de tratamiento

de las plantas de las empresas FEMSA (Industria de bebidas carbonatadas) y Laboratorios

SIEGFRIED (Industria farmacéutica). Los parámetros determinados en la matriz de interés

fueron los estipulados en la Resolución 631/2015 y Resolución 3957/2009 de la legislación

ambiental colombiana, así como otros parámetros requeridos por la naturaleza del proyecto

(ver Tabla 1).


2

La determinación de los parámetros físico-químicos se realizó a través de métodos

potenciométricos, titulométricos y gravimétricos, así como el uso de equipamiento

especializado como el Total Organic Carbon Analyzer (TOC). La metodología aplicada fue

la del Standard Methods Waste Water (SMWW).

Tabla 1. Parámetros determinados en aguas residuales.

Parámetros analizados FEMSA Laboratorios

SIEGFRIED

pH

Sólidos suspendidos totales (SST)

Demanda química de oxígeno (DQO)

Demanda bioquímica de oxígeno (DBO)

Grasas y aceites

Acidez total

Alcalinidad total

Dureza total

Color

Cloruro

Nitrito

Nitrato

Amoníaco

Sulfatos

Fosfatos

Carbono orgánico

Carbono inorgánico

Carbono total

x

x

x

x

x

x

x

x

x

-

-

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

x

- Presentación de procedimientos realizados para el aislamiento de microorganismos de las

aguas residuales de la industria bebidas no alcohólicas y de la industria farmacéutica.

- Experimentos escala laboratorio de remoción orgánica de microorganismos obtenidos de las

aguas residuales de bebidas no alcohólicas usando la medición de la DQO como parámetro

de control.

- Pruebas de remoción de fármacos, por método turbidimétrico, de los microorganismos

aislados de las aguas residuales de Laboratorios SIEGFRIED.

- Redacción de informes de evaluación de la calidad de los efluentes de la planta de tratamiento

de la industria de bebidas no alcohólicas de acuerdo a lo parámetros y criterios establecidos

en la legislación colombiana vigente.

- Reuniones de coordinación de Fase II del proyecto.

- Reuniones de presentación de resultados de primera etapa del proyecto a directivos de las dos

empresas involucradas.


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Actividades de fomento relaciones Inter-universitarias

Se participó en reuniones con autoridades de la UMNG y la Universidad ECCI con el propósito de

fomentar la creación de espacios de colaboración académica y de investigación.

Universidad UMNG

Cr. Msc. José Duque López. Decano facultad de Ingeniería

PhD. Laura Pramparo/ Vicedecana Facultad de Ingeniería

Universidad ECCI

Msc. Miguel Angel Vargas. Coordinación académica de los programas Tecnologías en desarrollo

Ambiental e Ingeniería Ambiental

Msc. Alejandro Moreno Andrade. Decano de la Facultad de Ingeniería

Msc. Emeterio Cruz. Vicerrector de Investigación

Freddy Agredo Satizabal. Oficina Transferencias de resultados de Investigación

RESULTADOS

En este informe no se presentan resultados obtenidos puesto que la información obtenida está

pendiente de publicación.

Se proyecta la publicación de un artículo científico en conjunto con el trabajo realizado por la

Ing. Dávila.

Durante la estancia se adquirieron fundamentos teóricos y prácticos para el cultivo,

aislamiento y selección de bacterias de las aguas residuales de la producción de bebidas

carbonatadas.

Durante la estancia se adquirieron fundamentos teóricos y prácticos para el cultivo,

aislamiento y selección de bacterias de las aguas residuales de la producción de fármacos.

Convenios de colaboración entre UMNG y UNAN-Managua.

Elaboración de Carta de entendimiento entre Universidad ECCI y UNAN-Managua.

CONCLUSIONES

Se cumplió con las expectativas de aprendizaje de que la investigadora adquiriera

conocimientos teóricos y prácticos para la aplicación de la bioprospección como alternativa

de solución en el tratamiento de aguas residuales industriales.

Se crearon lazos de colaboración inter-universitarias con la Universidad Militar de Nueva

Granada y la Universidad ECCI.

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ESTANCIA CORTA DE INVESTIGACIÓN 2017 DATOS DE LA ESTANCIA CORTA DE INVESTIGACIÓN Investigador: Diego Alberto Morales Urrea Grupo: Catalizadores y superficies. Institución: Instituto de Investigación en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA). Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET). Mar del Plata, Argentina. Grupo responsable de la acogida: GENOCOV (Grupo de Investigación en Tratamiento Biológico y Valorización de Efluentes Líquidos y Gaseosos). Lugar de realización de la estancia: Bellaterra, Barcelona, España. Duración de la estancia: 3 meses (Oct-Dic 2017).

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1. TEMÁTICA Y MOTIVACIÓN DE LA ESTANCIA

La división Catalizadores y Superficies es un grupo de investigación perteneciente al

Instituto de Investigaciones en Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA) del Consejo

Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas de Argentina (CONICET); que enfoca

su trabajo en el desarrollo de catalizadores inorgánicos y de origen biológico como medio

tecnológico para la solución a problemas ambientales.

En los últimos años, el uso de enzimas como catalizadores en la descomposición de

contaminantes sintéticos recalcitrantes en aguas residuales de la industria, se ha

convertido en una importante alternativa debido a su gran capacidad de degradación y a

su bajo impacto sobre los ecosistemas.

La tesis doctoral que desarrolla el Ing. Diego Alberto Morales Urrea tiene como objetivo

diseñar biocatalizadores a partir de enzimas peroxidasas inmovilizadas para ser

empleados en la oxidación de compuestos orgánicos tóxicos (Colorantes azo, fenol y

bisfenol A) presentes en efluentes líquidos mediante peróxido de hidrógeno. Dicho estudio

no solo implica el conocimiento intensivo de la estructura y de la cinética de degradación

de los contaminantes mediante catálisis homogénea, sino también de la búsqueda y

estudio de la interacción de ésta con materiales que permitan su inmovilización. La

inmovilización de enzimas es importante porque facilita su reutilización, reduciendo costos

operativos y posibilita un control más preciso de las reacciones que se llevan a cabo.

Actualmente se están realizando trabajos con el grupo de Biomateriales Poliméricos del

INTEMA con el propósito de estudiar la inmovilización de la enzima peroxidasa en una

membrana de poliuretano elaborada por la técnica de electrohilado. La intención, además

de lograr una eficiente inmovilización de la enzima, es encontrar alternativas innovadoras.

Bajo la anterior consigna, y orientados en la búsqueda de materiales amigables con el

ambiente, se pretende desarrollar membranas eco compatibles de PHA con actividad

peroxidasa, mediante electrohilado. Así pues, el objetivo de la estancia fue realizar un

trabajo en común con el grupo GENOCOV, en el cual, a partir de la producción de PHA

del agua residual de la producción de aceite de oliva, se estudie su extracción con

solventes orgánicos y, posteriormente, obtener un material que pueda ser estudiado en el

INTEMA como medio de soporte de enzimas peroxidasa para el diseño de biomateriales

que catalicen las reacciones de descomposición de compuestos orgánicos tóxicos en

aguas residuales de la industria, compuestos que pueden representar una amenaza para

la biota acuática.

Así pues, el trabajo realizado permitió estudiar alternativas tecnológicas sostenibles para

la descontaminación de aguas residuales, contribuyendo en la misión de la red TRITÓN,

que promueve por la adecuada disposición de aguas residuales de la pequeña y mediana

empresa iberoamericana. A demás que, permitió a ambos grupos de investigación

compartir conocimientos y técnicas que fortalezcan su labor institucional.

3

2. ACTIVIDADES REALIZADAS

Las actividades desarrolladas estuvieron dentro del marco del estudio de extracción de

polihidroxialcanoatos (PHA) producidos en un reactor aerobio inoculado con lodos de la

depuradora urbana de Rubí (Barcelona, España) utilizando como fuente de carbono agua

residual de la producción de aceite de oliva. El estudio de extracción de PHA buscó

analizar la eficiencia de extracción de este biopolímero con dimetil carbonato (DMC);

solvente orgánico considerado un reactivo verde. Y a su vez, realizar la comparación con

la extracción de PHA con cloroformo (CFL); solvente orgánico tóxico muy empleado en la

extracción del mencionado biopolímero. Por lo cual, se llevaron a cabo actividades como:

i) Ensayos en discontinuos para acumulación de PHA. ii) Estudio de extracción de PHA

con DMC y CLF teniendo en cuenta –y no- pretratamiento químico con hipoclorito de

sodio (HCS). iii) Extracción soxhlet de PHA con CLF considerando pretratamiento químico

con HCS para posteriores estudios de elaboración de nanofibras poliméricas por

electrohilado para la inmovilización de enzimas peroxidasas. La eficiencia de recuperación

se determinó por gravimetría. El cálculo correspondiente se calculó según la ecuación 1

(Anexa al final del documento).

La estancia también contempló actividades de formación científica, y de salud y seguridad

en el trabajo. Se participó, como asistente y voluntario, en el XII congreso mundial de

ingeniería química desarrollado en Barcelona, España. A su vez, se asistió al seminario

titulado “Prevención y seguridad en los laboratorios” dirigido por el profesional Manel del

Pinto. Asimismo, se realizó un seminario a cargo del Ing. Diego Alberto Morales Urrea en

el que se divulgaron los resultados y conclusiones de las actividades desarrolladas

durante la estancia.

2.1 ACUMULACIÓN DE PHA

Como primera instancia, se recolectó biomasa (Medio de cultivo mixto) del reactor SBR

operado en la planta piloto del grupo GENOCOV. El ensayo de acumulación se realizó en

discontinuo con aireación y agitación constante, así como; con limitación de nitrógeno y

sin control de pH, considerando que estos factores son importantes para alcanzar niveles

máximos de acumulación de PHA (Montiel et al, 2017). Se empleó ácido acético como

fuente de carbono para la acumulación del biopolímero polihidroxibutirato (PHB) y una

mezcla de ácido acético y ácido propiónico para la acumulación del biopolímero

polihidroxibutirato - polihidroxivalerato (PHB – PHV). Las figuras 1 y 2 muestran los

registros de las respirometrías llevadas a cabo en la acumulación de PHB y PHB-PHV,

respectivamente. Para la producción de PHB, el ensayo consistió en realizar pulsos de 4

mL de ácido acético (0,2 mg/L) por cada litro de biomasa. Por su parte, para la producción

de PHB – PHV se realizaron pulsos de 4 mL de ácido acético y ácido propiónico -HPr-

(75:25) por cada litro de biomasa. Nótese en las figuras 1 y 2 como al adicionar el pulso

de la fuente de carbono disminuyó el oxígeno disuelto (OD), que marcó la producción y

acumulación del biopolímero. Los microorganismos acumulan el PHA como reserva de

energía. Una vez descendido el OD a valores cercanos a cero, este empezó a aumentar

4

debido al consumo de la fuente carbono, por lo tanto, denota el inicio del consumo del

PHA de reserva. Por consiguiente, el próximo pulso de fuente de carbono se realizó tan

pronto empezó el aumento del OD. No obstante, previo al pulso, se tomaron muestras

para determinar PHA por cromatografía de gases. Los ensayos se siguieron por 4 horas

en el caso de acumulación de PHB y de 5.5 horas en el caso de producción de PHB –

PHV. Finalmente, la biomasa enriquecida con PHA y las muestras se dejaron precipitar

para retirar el agua en exceso, teniendo la precaución de no retirar biomasa. Asimismo, se

adicionó formaldehído 37% para evitar el consumo de PHA por parte de los

microorganismos. Seguidamente, cada una de ellas fue centrifugada a 8000 rpm durante

45 minutos, y posteriormente fueron almacenadas en frío a -80 C durante toda la noche

para liofilizar por 24 h.

Figura 1. Respirometría con HAC. Fuente: Montiel, G. Y Morales, D.A, 2017.

Figura 2. Respirometría con HAC:HPr. Fuente: Montiel, G. Y Morales, D.A, 2017.

012345678910

000

010

020

030

040

050

060

000 001 002 003 004 005

DO

, pH

PH

A (

%)

Time (h)

PHB PHV PHA

0

2

4

6

8

000010020030040050060070080

000 001 002 003 004 005 006

DO

, pH

PH

A (

%)

Time (h)

PHB PHV PHA

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2.2 EXTRACCIÓN DE PHA

El estudio contempló evaluar la eficiencia de extracción del PHB y el PHB – PHV con

DMC y compararla con la extracción con CLF. El estudio de extracción de PHA con DMC

se realizó siguiendo la técnica de Samorí et al, 2015. Para ello, se tuvieron en cuenta

variables como; la relación en masa y volumen de biomasa liofilizada y solvente (% m/v),

el tiempo de digestión, el pretratamiento químico con HCS, la precipitación de PHA con

etanol 98% según la técnica de Gehlawat et al, 2017 y la extracción con CLF, siguiendo el

protocolo de mayor eficiencia en la extracción con DMC.

En principio se fijó un conjunto de ensayos que consistieron en tomar 50 mg de biomasa

liofilizada y adicionarle 1 ml de agua mili-q. Posteriormente se adicionó 2 mL de DMC y se

llevó a digestión durante 1 y 3 horas a 90 C (Temperatura de ebullición del DMC). La

mezcla fue centrifugada a 8000 rpm durante 15 minutos. Luego se recuperó la fase

orgánica (Véase figura 3). Finalmente, el PHA se concentró precipitando con etanol al 98

% según la técnica de Gehlawat et al, 2017 y, por otra parte, volatilizando el solvente.

Figura 3. Extracción de PHA.

Por su parte, un segundo conjunto de experimentos se planificó tomando 25 y 75 mg de

biomasa liofilizada. Para este caso, los ensayos se llevaron a cabo realizando digestión a

90 C durante 1 h y con la volatilización del solvente. Esto, porque los ensayos anteriores

Fase

orgánica

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determinaron que el tiempo de digestión y la precipitación de PHA con etanol no fueron

significativos en la eficiencia de extracción de PHA.

El siguiente lote de experimentos tuvo en cuenta el pretratamiento químico con HCS (5%)

según la técnica de Samorí et al, 2015. Para tal fin, se partió del análisis que, la relación

biomasa y solvente de mayor eficiencia de extracción sin pretratamiento químico fue

12,5% w/v (50 mg de biomasa y 2 mL de DMC). Por tanto, se pesaron 50 mg de biomasa

liofilizada que luego fue mezclada en 5 mL de HCS (5%). Seguidamente se llevó a

digestión a 100 C durante 1 hora. Posteriormente, la solución fue centrifugada a 4000 rpm

durante 10 minutos, en el que se obtuvo un pellet (Véase figura 4). Dicho pellet fue lavado

dos veces con agua mili-Q. Finalmente, se realizó la extracción de PHA al pellet obtenido,

siguiendo la técnica de Samorí et al, 2017. Cabe resaltar que la extracción se llevó a cabo

con digestión a 90 C durante 1 hora y sin precipitación con etanol.

Figura 4. Pellet obtenido al realizar el pretratamiento químico con HCS 5%.

Por su parte, ya conocidas las variables en la cual hubo mayor eficiencia de extracción de

PHA con DMC, se definió un conjunto de experimentos de extracción con CLF bajo estas

condiciones, con el objetivo de comparar la capacidad de extracción del DMC con la del

CLF, el cual es el clásico solvente orgánico empleado en la extracción de PHA.

Los ensayos consistieron en pesar 50 mg de biomasa liofilizada y adicionarle 1 mL de

agua mili-Q. Luego se adicionó 2 mL de CLF y se llevó a digestión a 61 C (Temperatura

de ebullición del CLF) durante 1 hora. Posteriormente se centrifugó a 8000 rpm durante

15 minutos. Finalmente, se volatilizó el CLF de la fase orgánica.

Por otra parte, los ensayos anteriores se replicaron, pero teniendo en cuenta el

pretratamiento químico con HCS (5%) siguiendo la técnica de Samorí et al, 2015.

7

2.3 EXTRACCIÓN SOXHLET CON CLF

En esta fase se realizó la extracción, a escala mayor, de PHA con CLF teniendo en

cuenta el pretratamiento químico con HCS. Esto con el objetivo de obtener material para

llevar al Instituto de Ciencia y Tecnología de Materiales (INTEMA) de mar del Plata,

Argentina, con el propósito de realizar estudios para la elaboración de nanofibras

poliméricas por la técnica de electrohilado. El ensayo se realizó individualmente para la

biomasa enriquecida con PHB y con PHB – PHV. Este consistió en pesar 6,75 g de

biomasa liofilizada, la cual fue sometida a extracción con 270 mL de CLF durante 4 horas,

teniendo en cuenta el pretratamiento químico. Dicho trabajo se realizó con el

acompañamiento del grupo de investigación de compostaje de la facultad de ingeniería

química de la Universidad Autónoma de Barcelona (UAB). Cabe resaltar que el PHA

obtenido será sometido a ensayos de caracterización térmica y de peso molecular por la

técnica de análisis termogravimétrico (TGA) y cromatografía por permeación de gel

(GPC), respectivamente.

3. RESULTADOS

3.1 ACUMULACIÓN DE PHA

El análisis de los resultados del ensayo de cromatografía permitió determinar que la

concentración de PHB y PHB-PHV en la biomasa fue de 56,61% y 69,33%,

respectivamente. A partir de estos valores se realizó el cálculo de porcentaje de

recuperación de PHA durante el estudio de extracción con DMC y CLF. La figura 5

muestra la biomasa liofilizada luego de la acumulación de PHA.

3.2 EXTRACCIÓN DE PHA

Las tablas 1 y 2 muestran los resultados obtenidos de la extracción de PHB y PHB-PHV

con DMC, respectivamente. Nótese que la precipitación con etanol y el tiempo de

digestión no favorecen a la eficiencia de recuperación del biopolímero. Se observa,

además, que para el caso en el que se tomó 50 mg de biomasa, la recuperación de PHA

fue mayor. Por su parte, se apreció que, bajo esta condición, la extracción con DMC fue

mayor para el PHB-PHV.

La tabla 3 muestra el porcentaje de recuperación de PHA con DMC considerando el

pretratamiento químico. Allí se observa como la extracción continúa siendo mayor para el

biopolímero PHB-PHV. Por su parte, la tabla 4 compara la extracción con DMC teniendo

en cuenta los ensayos con y sin pretratamiento químico. Se puede observar que para el

caso del PHB, el pretratamiento químico no influye en la eficiencia extracción. Hasta este

8

punto, se puede presumir que el PHB es poco soluble en el DMC. Por otra parte, para el

caso del PHB-PHV, el pretratamiento químico implica un aumento considerable en su

recuperación.

Tabla 1. Extracción de PHB con DMC

Tabla 2. Extracción de PHB-PHV con DMC

Por otra parte, la tabla 4 muestra la extracción de PHA con CLF. En esta se observa que,

tanto la recuperación del PHB como la del PHB-PHV, aumentan con el pretratamiento

químico. A su vez, la tabla 5 denota la comparación de la extracción de PHA con DMC y

CLF teniendo en cuenta el pretratamiento químico. Se puede observar que la extracción

del PHB es mucho mayor con el CLF que con el DMC. Mientras que, para el PHB – PHV,

la extracción con ambos solventes es, prácticamente, similar.

mg

mg

9

Tabla 3. Comparación de recuperación de PHA con DMC y pretratamiento químico

Tabla 4. Extracción de PHA con CLF

Figura 5. Comparación de extracción de PHA con DMC y CLF

3.3 Extracción soxhlet con CLF

La figura 6 muestra el montaje de extracción soxhlet llevado a cabo. Luego de realizada la

extracción, se obtuvo 1,6915 g de PHB y 1,4874 g de PHB – PHV. Se dejaron 0,5 g de

muestras para caracterización fisicoquímica de los biopolímeros. Por su parte, se llevó 1 g

de muestras para estudio de elaboración de nanofibras por electrohilado.

10

Figura 6. Montaje de extracción soxhlet

4. CONCLUSIONES

El estudio de extracción con DMC y CLF permitió concluir que:

• El DMC es una eficiente alternativa eco-amigable para la extracción de PHB-PHV, en comparación con el CLF.

• El pretratamiento químico con HCS aumenta considerablemente la recuperación de PHB-PHV con DCM y CLF.

• El DMC no es eficiente en la extracción de PHB, incluso considerando pretratamiento químico.

Por su parte, la estancia suministró al becario conocimientos científicos que permitieron

su crecimiento profesional y el enriquecimiento técnico de los grupos de investigación

partícipes del proyecto.

11

ANEXO

Ecuación 1. Cálculo de % de recuperación de PHA

% 𝑅𝑒𝑐𝑢𝑝𝑒𝑟𝑎𝑐𝑖ó𝑛 𝑑𝑒 𝑃𝐻𝐴 =A

B ∗ C∗ 100

Donde;

A= Masa del material luego de la extracción

B= Masa inicial de biomasa

C= 0,5661 para biomasa enriquecida de PHB y 0,6933 para biomasa enriquecida de PHB-

PHV.

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