Evaluación de la biotransformación con Phanerochaete sp. de polietileno de baja densidad oxo-biodegradable pretratado con luz ultravioleta en presencia de sustrato celulósico

Abstract

El polietileno de baja densidad (LDPE por sus siglas en inglés) es un polímero compuesto principalmente por monómeros de etileno ramificados con características como fácil maleabilidad, bajo costo, no tóxico e inerte, lo que dificulta su biodegradación. Por esta razón, se han buscado estrategias como el uso de prooxidantes, los cuales son iones metálicos encargados de catalizar procesos de fotodegradación, para favorecer la degradación del polímero. No obstante, como resultado de este proceso, se obtienen pequeños fragmentos del polímero conocidos como microplásticos, material que presentan un impacto ambiental importante. Los hongos de podredumbre blanca han demostrado tener la capacidad de biodegradar el LDPE mediante la producción de enzimas ligninolíticas (manganeso peroxidasa, lignino peroxidasa y lacasas). Por esta razón, este estudio buscó evaluar la biotransformación con Phanerochaete sp. del polietileno de baja densidad oxo-biodegradable pretratado con luz ultravioleta, en sustrato celulósico. Este proyecto se basó en la obtención de fragmentos de 1 cm x 1 cm de pitillos oxo-biodegradables que fueron expuestos por 312 horas a luz UV y posteriormente expuestos por 60 días, en fermentación sólida, a un tratamiento biológico con Phanerochaete sp, con el cual, se realizó la evaluación de diferentes concentraciones de corteza de pino y borra de café, como sustratos, para conocer la concentración más apropiada para el desarrollo del hongo y transformación del polímero. Se logró observar que el proceso de fotólisis permitió la formación de grupos polares como son los O-H, C=O y C-O, lo que favorece la colonización del LDPE por parte del hongo. Posteriormente, se logró observar que el tratamiento biológico favoreció la respuesta de oxidación del material al demostrar, mediante la técnica de FTIR, bandas más pronunciadas correspondientes a los enlaces O-H, C=O y C-O siendo la combinación de sustrato con mejor respuesta 0 g de corteza de pino con 20 g de borra de café. Así mismo, el tratamiento biológico que contenía fragmentos de pitillo pretratados con fotólisis y con la combinación de sustrato de 20 g de corteza de pino con 0 g de borra de café, mostró una pérdida en el peso del material del 0. 69 %, así como, una disminución del 19.16 % en la hidrofobicidad del LDPE, propiedad evaluada mediante la técnica de ángulo de contacto estático. Por otro lado, el tratamiento biológico que contenía fragmentos de pitillos pretratados con fotólisis y con la combinación de sustrato de 0 g de corteza de pino con 20 g de borra de café, presentó un aumento del 4.26 % en el peso del material. El tratamiento biológico que contenía pitillos sin pretratamiento no reportó cambios significativos en los fragmentos de pitillo. Igualmente, la microscopía electrónica de barrido permitió observar la adherencia de las hifas sobre los fragmentos de LDPE, lo que confirma que hubo colonización por parte del hongo tanto en el material pretratado con fotólisis como sin fotólisis. Finalmente, se logró observar que Phanerochaete sp. presentó crecimiento abundante en los tratamientos que contenían como sustrato tanto la borra de café como la corteza de pino. Esto nos permite concluir que para un crecimiento abundante de Phanerochaete sp. se requiere la presencia de un sustrato con abundante nitrógeno y con fuentes de carbono fáciles de degradar. Igualmente, el uso de un pretratamiento con fotólisis favoreció la colonización de Phanerochaete sp. sobre los fragmentos de LDPE, permitiendo así que el hongo generara cambios estructurales en la cadena polimérica, incorporando nuevos grupos funcionales polares como O-H, C=O y C-O. Finalmente, la presencia de un sustrato rico en nitrógeno y sales permite que el hongo tenga una mayor respuesta sobre la transformación del LDPE.