Bioadsorción de metales pesados mediante el uso de biomasa bacteriana aislada de jales mineros

Abstract

El uso de biomasa microbiana en la remoción de metales en solución, principalmente a bajas concentraciones (100 mg/L), presenta ventajas en relación a los métodos fisicoquímicos. Los microorganismos tolerantes a metales son bioadsorbentes potenciales. El objetivo del presente trabajo consistió en el aislamiento, a partir de jales, de cepas con capacidad de adsorber metales (Zn y Pb). Se realizó el aislamiento de microorganismos a partir de muestras de jales ubicados en las localidades de Zacualpan y El Oro de Hidalgo, ambas en el Estado de México. Inicialmente, se efectuó un enriquecimiento en caldo nutritivo, con Al, Cu, Pb, Zn, Ni y Se, a una concentración 3 mM. Posteriormente, para cada enriquecimiento, se hizo un aislamiento de microorganismos por dilución en placa, en agar nutritivo con una concentración 1 mM del metal correspondiente. Las cepas obtenidas fueron expuestas a concentraciones cada vez más altas del metal, hasta identificar su Concentración Mínima Inhibitoria (CMI), también se les realizó una prueba de bioacumulación en agar nutritivo, revelando los cultivos con ácido sulfihídrico (H2S). Se seleccionó la cepa con mayor resistencia a un determinado metal y adicionalmente se le probó su resistencia a los otros metales utilizados. Para las pruebas de adsorción e isotermas, se obtuvo biomasa de la cepa seleccionada creciéndola en caldo nutritivo, centrifugada a 3500 rpm por 15 minutos y finalmente secada a 80°C por 24 h. En los experimentos de adsorción, 0.015 g de biomasa seca se puso en contacto, bajo agitación, con 10ml de solución del metal a pH establecido. El contacto fue a diferentes tiempos (cinética) y concentraciones iniciales (isoterma), al término del contacto la biomasa se separó por centrifugación y al sobrenadante se le determinó la concentración del metal no absorbido por Absorción Atómica. Se aisló una cepa resistente a diferentes metales, nombrada ZnZac4, cuya resistencia a los metales fue la siguiente: Zn>Pb>Se>Ni>Cu=Al. Esta cepa, al igual que todas las demás aisladas, tuvo un resultado negativo en la prueba de bioacumulación; sin embargo, en todos los casos fueron muy evidentes cambios morfológicos de las colonias formadas en medio con metal. La cinética de adsorción de Zinc y Plomo (concentraciones iniciales de 23 mg/L y 50 mg/L, respectivamente) por parte de la cepa ZnZac4, muestra que a los 40 min se alcanza el equilibrio para el Zn, mientras que para el plomo se logra en sólo 20 min, ambas cinéticas se ajustaron a una ecuación de Pseudo Segundo Orden (r2 =0.99). La máxima adsorción de Pb fue 0.216 mmol g-1 y para Zn fue 0.207 mmol g-1. Para ambos metales, el modelo de Langmuir (r2 >0.90) se ajustó mejor a los datos experimentales que el modelo de Freundlich (r2<0.80). El valor de pH óptimo para la captura de Zinc fue 6. En comparación con la adsorción de Zn y Pb con otros materiales biológicos, la cepa ZnZac4 tiene una capacidad media y en relación a materiales no biológicos su capacidad es alta en el caso del Plomo. Las bacterias toxitolerantes a metales aisladas de sitios contaminados son una herramienta potencial en la adsorción de metales.