REMOCIÓN DE CROMO (VI) POR LA BIOMASA CELULAR DE LA LEVADURA CAPSULADA Cryptococcus neoformans Braulio Carro Navarro, María de Guadalupe Moctezuma e Ismael Acosta. Centro de Investigación y de Estudios de Posgrado. Facultad de Ciencias Químicas. Universidad Autónoma de San Luis Potosí. Av. Dr. Manuel Nava No. 6. Zona Universitaria. C.P. 78320. San Luis Potosí, S.L.P. Tel: 014448262440, ext. 117. Fax: 014448262372E-mail iacosta@uaslp. mx

RESUMEN El objetivo de este trabajo fue analizar la resistencia de Cryptococcus neoformans a diferentes metales pesados (Pb, Zn, Co, Hg, Cr VI, Cd y As), y su capacidad para bioadsorber cromo (VI) en solución, encontrando que la levadura es más resistente a plomo (2000 ppm) y muy sensible a arsénico (100 ppm). También se encontró que esta biomasa es muy eficiente en la captación de cromo (VI), con un pH óptimo de 2.0 (95% de bioadsorción), y que a medida que se aumenta la concentración del metal disminuye la capacidad de captación del mismo por la biomasa celular.

INTRODUCCIÓN Se han reportado los efectos tóxicos del cromo (III) y (VI) en el medio ambiente (Galvao y Corey, 1987): La presencia de cromo (III) en bajas concentraciones parece ser importante en el metabolismo humano, y el cromo (VI) es tóxico para bacterias, plantas y animales (Richard y Bourg, 1991). Las principales fuentes de contaminación por cromo son: La minería, industria del cemento, colorantes, curtiduría, galvanoplastía, producción de acero, material fotográfico y pinturas corrosivas (Galvao y Corey, 1988). Los compuestos de cromo que más afectan la contaminación en el medio ambiente son las formas: trivalentes óxido crómico y sulfato crómico y las hexavalentes: trióxido crómico, ácido crómico y dicromatos. La remoción o separación del cromo (VI) presente en aguas residuales puede realizarse por diferentes procesos: precipitación química, coagulación-floculación, intercambio iónico y adsorción (Peters, 1985). En la actualidad, el proceso más frecuentemente utilizado es la reducción de cromo (VI) a cromo (III) por medio de algún agente reductor. Por otra parte se ha estudiado la adsorción de cromo (VI) en solución acuosa en diferentes tipos de adsorbentes entre los que se encuentran: carbón activado de concha de coco, coque calcinado ((Huang y Wu, 1975), varios tipos comerciales de carbón activado (Leyva y cols., 1994), soluciones de pirita y alumina sulfatada. También se han utilizado diferentes biomasas celulares para tratar de eliminar el cromo (VI) de soluciones acuosas: bacterias (Bacillus sp, Streptomyces nouresei) (Mattuschka y cols., 1993), los hongos Rhizopus arrhizus (Tobin y cols., 1984), Penicillium crysogenum (Paknikar y cols., 1989), Aspergillus flavus y Helmintosporium sp (Acosta y cols., 1995), y la microalga Scenedesmus acutus (Cañizares y cols., 1995). Los reportes anteriores indican que la bioadsorción depende de la biomasa utilizada, por lo que es interesante el tratar de eliminar el cromo (VI) de soluciones acuosas utilizando otras biomasas fúngicas, para remover este metal de algunos mantos acuíferos contaminados. Por lo anterior el objetivo de este trabajo fue analizar la resistencia de la levadura capsulada Cryptococcus neoformans a diferentes metales pesados y su capacidad de bioadsorción de cromo (VI).

METODOS Se utilizó una cepa de C. neoformans, la cual previamente se tipificó, caracterizó, y se subcultivó en Agar Sabouraud Dextrosa. Para determinar la tolerancia del hongo a diferentes metales pesados, se utilizó la técnica de resistencia en placa, utilizando Agar Extracto de Malta (AEM) adicionado de diferentes concentraciones (100 a 2000 ppm) de Pb, Zn, Co, Hg, Cr, Cd y As, e incubando a 28o C, durante 72 h. Para la obtención de la biomasa celular, se siembran 1 x 106 levaduras/ml en 200 ml de medio de caldo tioglicolato, y se incuban a 28o C durante 16 h, con agitación constante. La biomasa obtenida se separa del medio de cultivo mediante filtración, después se lava con agua tridesionizada, se seca a 80o C durante 20 min., se muele en un mortero y se guarda hasta su uso en un frasco color ámbar. Para la determinación de la capacidad de bioadsorción de cromo (VI), se prepara una solución estándar de cromo (VI), a un pH de 4.0 +/- 0.2, y se añade a un matraz erlenmeyer de 200 ml conteniendo 80 mg/200 ml de solución a probar. Se toman alícuotas de 10 ml a 0 y 24 h, y la biomasa se remueve por centrifugación (3000 rpm/5 min.) y al sobrenadante se le determina la concentración y/o porcentaje de cromo (VI), (determinado por el método colorimétrico de la Difenilcarbazida) no adsorbido por la biomasa estudiada. El valor obtenido en el sobrenadante debe ser inverso al adsorbido por la biomasa.

RESULTADOS Se estudió la resistencia de la levadura a siete metales pesados (Pb, Zn, Co, Hg, Cr, Cd y As), encontrando que C. neoformans es más resistente a Pb (2000 ppm) y Zn (1000 ppm) y presenta mayor sensibilidad a As, Cd, Cr y Hg (100, 150 y 250 ppm) (Tabla 1). Posteriormente, se analizó la capacidad de bioadsorción de cromo (VI) a diferente pH, encontrando que la biomasa remueve eficientemente el metal a todos los pH’s probados (Tabla 2), y al aumentar la concentración de cromo (VI), se observa que hasta 60 ppm, el porcentaje de captación es de 88%, y la eficiencia disminuye a los 80 ppm, pues la bioadsorción disminuye hasta un 20% (Tabla 3).

Tabla No. 1.- Resistencia de C. neoformans a diferentes concentraciones de los metales analizados. (4-5 días de incubación. 28o C. ASD). --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Metal Analizado

Concentración del metal a la cual creció el hongo (PPM)

Arsénico

100

Cadmio

150

Cromo

250

Mercurio

250

Cobalto

500

Zinc

1000

Plomo

2000

Tabla No. 2.- Efecto del pH sobre la bioadsorción de cromo (VI) por C. neoformans (20 ppm/100 ml de biomasa. 28o C. 24 h de incubación. Agitación constante). --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------pH

Porcentaje de bioadsorción de cromo (VI) (%)

2.0

95

3.0

85

4.0

83

5.0

75

6.0

82

7.0

90

8.0

70

---------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

Tabla No. 3.- Efecto de la concentración de cromo (VI) sobre la bioadsorción del mismo por C. neoformans (80 mg de biomasa. 28o C. 24 h de incubación. Agitación constante). --------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------Concentración de Cromo (VI) (ppm)

Porcentaje de bioadsorción de cromo (VI) (%)

----------------------------------------------------------------------------------------------------------------20

95

40

90

60

88

80

20

CONCLUSIONES

1.- C .neoformans presenta diferentes resistencias a metales pesados, tolerando más el plomo (2000 ppm) y menos al arsénico (100 ppm). 2.- La biomasa de la levadura, presenta una gran eficiencia de captación de cromo (VI) a los diferentes pH’s analizados con porcentajes de bioadsorción mayores del 70%, siendo el pH óptimo de 2 (95%) de captación. La mayor bioadsorción a este pH puede deberse a los grupos funcionales de los constituyentes de loa pared celular del hongo. 3.- La captación del metal es inversamente proporcional a la concentración del mismo, encontrando que a 80 ppm la bioadsorción es de un 20%:

BIBLIOGRAFÍA Acosta, I., Gutiérrez, C., Nava, V. y Moctezuma, M.G. (1995). Eliminación de metales pesados y flúor en solución por la biomasa celularde algunos hongos filamentosos. Rev. De La Asociación de Ingenieros de Minas, Metalurgistas y Geólogos de México. pp 1-15. Cañizares, R., Cruz, M. y Domínguez, A. (1995). Remoción de cromo (VI) por Scenedesmus acutus. Memorias del XXVI Congreso Nacional de Biotecnología. Veracruz, Ver. W107. Galvao, L.A.C. y Corey, G. 81987) Serie Vigilancia 5. Cromo. Centro Panamericano de Ecología Humana y Salud. Organización Mundial de la Salud, Mextepec, México. Huang, C.P. y Wu, M.H. (1975). Chromium removal by carbon adsorption. J. Wat. Poll. Control. Fed. Vol. 47. No. 10. pp 2437-2446. Leyva Ramos, R. Juárez Martínez, A. and Guerrero Coronado, R.M. (1994). Adsorption of trivalent chromium from aqueos solutions onto activated carbon. Wat. Sci. Tech. Vol. 30, No. 2. pp 191-197Panday, K.K., Priasad, G. And Singh, V.M. (1984). Removal of Cr(VI) from aqueos solutions by adsorption on fly ash-wollastonite. Chem. Tech. Biotechnol.. Vol. 34A. pp 367-374.