Nuestro proyecto de investigación se basaba en el uso de la caña de azúcar para obtener biotenol y con los rediduos generar nanofibras de celulosa. Sin embargo, debido al tiempo nuestro trabajo de investigación se basa en un proyecto realizado por la Dra. Gloria Bolio llamado "Whiskers de celulosa a partir de residuos agroindustriales de banano: obtención y caracterización" en el cual se utiliza un método para obtener nanofibras de celulosa.
Este es el resumen del proyecto:
Debido al potencial que presentan los whiskers de celulosa (CW) como refuerzo en el diseño, procesamiento y producción de nanobiocompuestos, el objetivo de este estudio fue la obtención de whiskers a partir de residuos agroindustriales de banano (Musa cavendish). La metodología para la obtención de la celulosa incluyó procedimientos químicos, tales como hidrólisis ácida, cloración, extracción alcalina y blanqueamiento. Una doble hidrólisis acida controlada, (4N HCl y H2SO4 al 64%) y un proceso de sonificación fueron utilizados para su extracción. El producto final fue caracterizado por Espectroscopia de Infrarrojo (FTIR), Difracción de Rayos-X (XRD), An´alisis Termogravimétrico (DTG), Polariscopio y Microscopía de Fuerza At´omica (AFM). Los patrones de difracción de Rayos-X indican una alta cristalinidad, debida a la manera eficiente de disolución de las regiones amorfas (lignina y hemicelulosa) por los tratamientos ácidos. Estos resultados fueron confirmados con los espectros de FTIR. Las micrografías de AFM permitieron evaluar las dimensiones características de los CW, longitud de 200 nm a 1.3 m y di´ametro entre 7 - 70 nm, mostrando una alta relaci´on de aspecto (l=d) para actuar como refuerzo en materiales compuestos, evidenciando el potencial de los desechos agroindustriales del banano como una fuente para la obtención de whiskers de celulosa.
La publicación completa se encuentra en el siguiente link:
Considerando que los contaminantes del agua son muy heterogéneos, tanto por su diversidad, naturaleza, comportamiento, importancia de cada uno, así como por sus efectos o riesgos para la salud derivados de su presencia en el agua cuando se trata de aguas para consumo, se establecen las siguientes categorías en relación con su naturaleza:
Contaminantes de naturaleza química (inorgánicos y orgánicos)
Contaminantes de naturaleza biológica (por organismos patógenos)
Contaminantes de naturaleza física (mecánica, térmica, radiactiva)
2. Contaminación orgánica e inorgánica
Contaminación orgánica:
La
acumulación de compuestos orgánicos, mayoritariamente de origen sintético,
como plásticos, lubricantes, aceites, disolventes y fitosanitarios, es
otro de los graves problemas que presentan los suelos. Los vertidos
accidentales o planificados en las proximidades de las ciudades facilitan la incorporación
de estos compuestos a nuestro organismo.
Muchos de
los productos utilizados son relativamente inertes, sin embargo, otros
pueden llegar a ser muy perjudiciales para la salud humana, aún
encontrándose en cantidades muy pequeñas. Las propiedades moleculares, en
especial, su estructura electrónica, su coeficiente de solubilidad y su
disponibilidad para volatilizarse, son de gran importancia para definir su
comportamiento. Así por ejemplo, la facilidad de las moléculas a ionizarse, es
la principal razón por la cualmuchas de las interacciones que se establecen
entre los compuestos orgánicos tóxicos y el suelo son pH-dependientes.
Por otro lado, para los compuestos que no se ionizan, son las propiedades
hidrofílicas quienes regulan los procesos de adsorción.
Existen numerosas
sustancias que son potenciales contaminantes, por si mismas, o como
resultado de transformaciones químicas o biológicas. Desde los años 40, cuando
el DDT irrumpió en los mercados, hoy prohibido en Europa y EEUU, a los
posteriores organoclorados, o carbamatos, constituyen una gama de productos
que, si bien, resultaron muy eficaces en los tratamientos agrícolas, tuvieron consecuencias
graves para la salud de los ecosistemas y del hombre. En la actualidad mas de
600 compuestos orgánicos, con aproximadamente 50.000 formulaciones son usados
en todo el mundo, para el control de diferentes plagas. Europa
utiliza anualmente cantidades que están entorno a 350 millones de kg. de
pesticidas.
Esta
cantidad tan elevada de plaguicidas tiene una relación directa con el
aumento de enfermedades. No hay actualmente estudios comparados de los
diferentes orígenes de patologías relacionadas con actividades agrarias, pero
según datos de la OMS, anualmente hay dos millones de personas afectadas
por exposición directa o indirecta con plaguicidas. La inhalación, la ingestión
o el contacto con la piel, son las vías de penetración.
Dependiendo
de la concentración, del tiempo de exposición, y del tipo de contaminante los
efectos varían. Vómitos, diarreas, cefaleas, somnolencia, están asociados
a la ingestión de dosis únicas con altas concentraciones. Cánceres,
leucemias, necrosis de hígado, se deben a exposiciones repetidas. Los síntomas
aparecen con el tiempo, dado que los pesticidas son sustancias de
biotransformaciones lentas que provocan efectos acumulativos en los
organismos.
Otros
efectos que en la actualidad se están investigando son los relacionados con la
homeostasis endocrina. Se ha acuñado el término disruptor endocrino, para
definir a cualquier sustancia química, contamínate ambiental que, una vez
incorporado al organismo altera el sistema hormonal con graves
consecuencias para la salud del individuo o de su descendencia. Estas
disfunciones se analizan en pacientes de alto riesgo, entre los que destacan
los trabajadores de áreas con agricultura intensiva donde se prodiga el uso de
pesticidas y en individuos que ocupan zonas circundantes.
A pesar
de todo esto no hay que asustarse, los suelos son sistemas que aguantan bien la
contaminación, su carácter tampón y su capacidad de retención, les hace ser
buenos amortiguadores.
Contaminación inorgánica:
Los contaminantes inorgánicos son diversos productos disueltos o dispersos en el agua que provienen de descargas domésticas, agrícolas e industriales o de la erosión del suelo. Los principales son cloruros, sulfatos, nitratos y carbonatos. También desechos ácidos, alcalinos y gases tóxicos disueltos en el agua como los óxidos de azufre, de nitrógeno, amoníaco, cloro y sulfuro de hidrógeno (ácido sulfhídrico).
Buena parte de la fracción inorgánica está en forma soluble, aunque también es significativa la parte insoluble que se presenta en forma de partículas en suspensión. Por su impacto ambiental son más relevantes las especies solubles dado que en esta forma las sustancias son más móviles y su alcance tóxico es mayor.
El término biorremediación fue
acuñado a principios de la década de los '80.
Los científicos observaron que era posible aplicar estrategias de
remediación que fuesen biológicas, basadas en la capacidad de los microorganismos
de realizar procesos degradativos.
Las primeras observaciones de
biorremediación fueron con el petróleo, después de algunos organoclorados y
organofosforados; “se advirtió que los microorganismos no sólo eran patógenos,
sino que además eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algunos naturales,
otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la biorremediación”.
En las últimas décadas, la
liberación de contaminantes al ambiente, producida principalmente como
consecuencia del desarrollo industrial, ha superado con creces los mecanismos
naturales de reciclaje y autodepuración de los ecosistemas receptores. Este
hecho ha conducido a una evidente acumulación de contaminantes en los distintos
ecosistemas hasta niveles preocupantes. Por ello, amén de reducir en todo lo
posible la liberación de contaminantes, hoy en día existe la necesidad de
indagar en la búsqueda de procesos que aceleren la degradación de los
contaminantes presentes en el ambiente. Así, se reducirían de forma progresiva
los efectos perniciosos que producen sobre los ecosistemas y la salud humana.
Puede ser In situ o Ex situ. La información completa en el siguiente documento:
El compostaje o “composting” es el proceso biológico aeróbico, mediante el cual los microorganismos actúan sobre la materia rápidamente biodegradable (restos de cosecha, excrementos de animales y residuos urbanos), permitiendo obtener "compost", abono excelente para la agricultura.
El compost o mantillo se puede definir como el resultado de un proceso de humificación de la materia orgánica, bajo condiciones controladas y en ausencia de suelo. El compost es un nutriente para el suelo que mejora la estructura y ayuda a reducir la erosión y ayuda a la absorción de agua y nutrientes por parte de las plantas. La información completa en el siguiente link:
Las operaciones en vertederos implica
enterrar los desechos fuera de las zonas habitadas por el ser humano. Y esto
sigue siendo una práctica común en la mayoría de los países. Los vertederos a
menudo se establecieron en lugares abandonados o no utilizados como viejas
canteras o minas. Adecuadamente diseñados y bien administrados los vertederos
pueden ser un sistema relativamente barato e higiénico de eliminar materiales de desecho. Los
vertederos viejos, mal diseñados o mal gestionados pueden crear una serie de efectos ambientales adversos,
como el viento, la basura, la atracción de parásitos, y la generación de
líquidos lixiviados. Otro subproducto de los vertederos es el gas (en su
mayoría compuesto de metano y dióxido de carbono), que se produce como residuo
orgánico. Este gas puede crear problemas de olor, mata a la vegetación de la
superficie y es un gas de efecto invernadero.
La información completa en el siguiente documento:
La contaminación ambiental
no es más que un desequilibrio de los ecosistemas, provocado por la presencia
de determinadas sustancias en concentraciones tales que afectan su calidad y
composición.
Un ecosistema es un conjunto
formado por poblaciones de organismos y el complejo de factores físicos que
constituyen su ambiente. La matriz o sustrato abiótico donde viven y se
desarrollan los organismos se llama bisótopo y el colectivo de especies se
denomina comunidad. Los factores ambientales o ecológicos son todos los
elementos del ecosistema susceptibles de actuar sobre alguna fase del
desarrollo de los organismos.
Los mecanismos que rigen la
evolución de los plaguicidas en el suelo son diversos.
· a)Descomposición química, que tiene lugar por
procesos de oxidación, reducción, hidroxilación, de alquilación, rotura de
anillos, hidrólisis e hidratación.
· b)Descomposición fotoquímica, que se produce por
efecto del espectro de luz ultravioleta de la luz solar. Las fuentes de luz y
su intensidad regulan el grado de descomposición de un compuesto.
· c)Descomposición microbiana, la acción de los
microorganismos del suelo sobre los plaguicidas es probablemente el mecanismo
de descomposición más importante. Los microorganismos del suelo, bacterias,
algas y hongos, obtienen alimento y energía para su crecimiento por
descomposición de estos compuestos orgánicos sobre todo cuando carecen de otras
fuentes.
· d)Descomposición por las plantas y organismos,
como consecuencia de los procesos metabólicos que tienen lugar en las plantas.
9. Biorremediación de la contaminación petrolera marina
El
ambiente marino posee una pobre capacidad de respuesta al impacto de los
hidrocarburos petrolíferos, tanto por la baja concentración de nutrientes
disponibles (nitrógeno y fósforo), como por la baja frecuencia de aparición de
bacterias hidrocarbonoclastas. Teniendo en cuenta la posibilidad que ofrecen
las células inmovilizadas de transformar los hidrocarburos del petróleo sin que
ocurra duplicación celular, en este trabajo se realizó un estudio de la
necesidad o no de añadir nutrientes al BIO-IL (producto hidrocarbonoclasta a
partir de células inmovilizadas). Se demostró por Cromatografía Gaseosa de Alta
Resolución, que no es necesario añadir nutrientes al agua de mar para que
ocurra una degradación eficiente de los hidrocarburos del petróleo por parte
del BIOIL y que la acción de este producto no se inhibe por altas
concentraciones de hidrocarburos (hasta el 8 %).
El término fitorremediación
hace referencia a una serie de tecnologías que se basan en el uso de plantas
para limpiar o restaurar ambientes contaminados, como aguas, suelos, e incluso
aire. Es un término relativamente nuevo, acuñado en 1991. Se compone de dos
palabras, fito, que en griego significa planta o vegetal, y remediar (del latín
remediare), que significa poner remedio al daño, o corregir o enmendar algo.
Fitorremediación significa remediar un daño por medio de plantas o vegetales.
Un extenso rango de
microorganismos utiliza diferentes hidrocarburos como única fuente de carbono y
se encuentran ampliamente distribuidos en la naturaleza. Sin embargo, se
localizan en bajas concentraciones en áreas no contaminadas y su población
aumenta en ambientes sometidos a impactos crónicos del contaminante .
De todos los organismos
vivos que se utilizan en las tecnologías de biorremediación, las bacterias
heterótrofas aerobias conforman el grupo mejor estudiado. Los microorganismos
anaerobios por su parte son menos flexibles a adaptarse a la disponibilidad de
sustratos y son menos tolerantes a la presencia de metales pesados, por lo que
su papel en la biodegradación se encuentra limitado. Las bacterias constituyen
un grupo microbiano de gran importancia debido a la extensa variedad de géneros
y especies, y a la versatilidad metabólica que poseen. Un gran número de
bacterias metabolizan compuestos xenobióticos como fuente de carbono en
cultivos puros.
Los procesos
biohidrometalúrgicos han tomado mucho auge en los últimos años debido a que
constituyen tecnologías limpias y alternativas que permiten optimizar la
recuperación de metales de interés y disminuir el impacto ambiental creado por
el manejo inadecuado de algunas tecnologías. Necesarios como oligoelementos
pero tóxicos a partir de ciertas concentraciones.
13. Tratamiento biológico en aguas residuales y peligrosas
Las aguas residuales son materiales derivados de residuos domésticos o de procesos industriales, los cuales por razones de salud publica y por consideraciones de recreación económica y estética, no pueden desecharse vertiéndolas sin en o corrientes convencionales. Los materiales inorgánicos como la arcilla, sedimentos y otros residuos se pueden eliminar por métodos mecánicos y químicos; sin embrago, si el material que debe eliminado es de naturaleza orgánica, el tratamiento implica usualmente actividades de microorganismos que oxidan y convierten la materia orgánica en CO2, es por esto que nos de las aguas de desecho son procesos en los cuales los microorganismos juegan papeles cruciales.
El tratamiento de las aguas residuales da como resultado la eliminación de microorganismos patógenos, evitando así que estos microorganismos lleguen a ríos o a otras fuentes de abastecimiento. Específicamente el tratamiento biológico de las aguas residuales es considerado un tratamiento secundario ya que este esta ligado íntimamente a dos procesos microbiológicos, los cuales pueden ser aerobios y anaerobios.
El tratamiento secundario de las aguas residuales comprende una serie de reacciones complejas de digestión y fermentación efectuadas por un huésped de diferentes especies bacterianas, el resultado neto es la conversión de materiales orgánicos en CO2 y gasmetano, este ultimo se puede separar y quemar como una de energía. Debido a que ambos productos finales son volátiles, el efluente líquido ha disminuido notablemente su contenido en sustancias orgánicas. La eficiencia de un proceso de tratamiento se expresa en términos de porcentaje de disminución de la DBO inicial.
La biotecnología indutrial y energética consisten en la aplicación de herramientas de la biotecnología para la producción sostenible de compuestos químicos, biomateriales y biocombustibles, mediante el uso de células vivas o sus sistemas enzimáticos. Entre los principales beneficios que la biotecnología puede proporcionar, se encuentran la mejora de los medios de producción, el desarrollo de nuevos productos y la reducción del impacto ambiental de las actividades industriales. Más información se encuentra en el siguiente libro pág: 142-157 en el siguiente link:
La
celulosa es el componente básico de los vegetales y consta de unidades de b-Dglucopiranosa reunidas por enlaces
1,4-glicosídicos. La molécula de
celulosa tiene regiones cristalinas alternadas con zonas amorfas. La
insolubilidad de la celulosa y su alta resistencia mecánica se debe a la
presencia de puentes hidrógeno inter e intramoleculares y a fuerzas de Van der
Waals. Los aportes de celulosa al suelo varían mucho con la región, el clima y
los cultivos.
El contenido en lignina del tejido leñoso varía entre 18 y 30% del peso
seco. Está ubicada en la lámina
secundaria de las paredes celulares y es el componente de las plantas degradado
más lentamente. No es químicamente uniforme y tiene una estructura muy compleja.
La información completa en el siguiente documento:
Combustible: es cualquier
material capaz de liberar energía cuando se oxida de forma violenta con
desprendimiento de calor poco a poco. Supone la liberación de una energía de su forma
potencial a una forma utilizable sea directamente o energía mecánica dejando como
residuo calor (energía térmica), dióxido de carbono y algún otro compuesto químico.
En general se trata de sustancias susceptibles de quemarse, pero hay
excepciones que se explican a continuación.
Productos químicos: Unproducto químicoes
un conjunto de compuestos químicos(aunque
en ocasiones sea uno solo) destinado a cumplir una función. Generalmente el que
cumple la función principal es un solo componente, llamadocomponente activo. Los compuestos restantes o excipientes,
son para llevar a las condiciones óptimas al componente activo, darle mejor aspecto y aroma, cargas (para abaratar costos), etc.).
La información completa en el siguiente documento:
La biomasa de microorganismos es una excelente fuente de nutrientes. Por lo tanto, siempre ha existido un interés de incorporarla al sistema alimentario humano tanto en forma directa como indirecta. Entre ellas, es la proveniente de levaduras la que posiblemente se ha estudiado con mayor profundidad. mas información de este tema a partir de la pág: 126 del siguiente libro en este link:
Los microorganismos se han utilizado desde la antigüedad para la producción de alimentos, tales como pan, yogurt, vino o sidra. La obtención biotecnológica de productos con valor nutritivo cuenta entre sus posibles vías de estudio la optimización de procesos existente, la utilización de microorganismos convencionales sobre nuevos sustratos y nuevos procesos, así como el desarrollo de aplicaciones basadas en la utilización de otros microorganismos en tecnologías no convencionales. Más información a partir de la pág: 102 del siguiente libro en el siguiente link:
Las enzimas son proteínas que catalizan las reacciones químicas en los seres vivos. Los catalizadores son sustancias que, sin consumirse en una reacción, aumentan su velocidad. Las enzimas no hacen factibles las reacciones imposibles sino que, sencillamente, aceleran las que tendrían lugar de manera espontánea. Gracias a ellas tienen lugar, en condiciones fisiológicas, reacciones que, sin catalizador, requerirían condiciones extremas de presión, temperatura o de pH.
