Método in vitro de bioacumulación de hierro (Fe(III)) para disminuir su contenido mediante el uso de Bacillus subtilis en muestras de agua del río Chicú

El presente proyecto de grado se enfoca en el desarrollo de un método in vitro de bioacumulación de hierro (Fe (III)) para disminuir su contenido mediante el uso de Bacillus subtilis en muestras de agua del río Chicú, aprovechando las características propias de este microorganismo que le permiten incorporar metales como el hierro debido a su afinidad con este elemento. En torno a este objetivo, la metodología planteada se enfoca en corroborar el potencial de reducción en la concentración de hierro trivalente (Fe (III)) por parte del microorganismo Bacillus subtilis, según lo reportado en la literatura, así como constatar que existe una reducción significativa de este elemento, de igual manera mediante el uso del microorganismo anteriormente mencionado, en muestras de agua del río Chicú, bajo sus condiciones físico-químicas particulares. Lo anterior, con el fin de establecer las distintas condiciones de la metodología propuesta. En primer lugar, se llevó a cabo una contextualización del problema, junto a una revisión bibliográfica de los antecedentes en cuanto al potencial de B. subtilis para la reducción en la concentración de Fe (III). Luego, se procedió a determinar los parámetros físico-químicos en muestras de agua tomadas directamente de la fuente hídrica en cuestión, a la altura del sector “el Chacal” en el municipio de Tenjo, Cundinamarca. A partir de las muestras recolectadas se determinó: pH, sólidos disueltos totales (TDS), concentración inicial de hierro (Fe (III)), DBO y DQO. Más adelante, se precisó la pureza de la cepa de Bacillus subtilis obtenida, la cual fue donada por el laboratorio de Ingeniería Ambiental de la Universidad Nacional de Colombia, sede Medellín. Posteriormente, se propuso un diseño experimental factorial, para ratificar la capacidad del microorganismo para reducir la concentración de Fe (III) en medios químicamente definidos, de acuerdo con lo reportado en la literatura; estableciendo dicha reducción como variable de interés. Para este diseño, se relacionaron dos factores a evaluar con respecto a la variable de salida, cada uno de los cuales dispone de tres niveles: el pH (3.5, 5 y 7) y la concentración inicial de hierro (Fe (III)) (1 mg/L, 5 mg/L y 9 mg/L), obteniendo un total de 9 tratamientos experimentales. Una vez definidos los tratamientos, se prepararon medios de cultivo químicamente definidos de acuerdo con las características especificadas en el diseño experimental. Tras la inoculación del microorganismo durante un periodo de 7 días a 28 °C con agitación constante a 100 rpm, se determinó la concentración final de hierro tanto en los controles negativos como en cada una de las réplicas, verificando el crecimiento del microorganismo y cuantificando la biomasa por peso seco. Seguidamente, se repitió el proceso de inoculación en muestras de agua provenientes del río Chicú para evaluar el porcentaje de bioacumulación y consecuente reducción en la concentración de Fe (III) en este medio, determinando nuevamente la concentración final del elemento y la biomasa. Por último, se plantearon los análisis estadísticos pertinentes: un análisis de varianza ANOVA con un nivel de significancia de 0.05 y una diferencia mínima significativa (LSD) de Fisher, con un nivel del 95% de confiabilidad. El valor de pH encontrado en las muestras de agua de río fue de 6.87 en promedio, el cual se encuentra dentro del rango usual de pH para cuerpos de agua superficiales, según lo establecido por la Organización Mundial de la Salud. Adicionalmente, se estableció que la concentración de hierro (Fe (III)) fue de 0.94 mg/L, la cual supera en más de un 100% el límite establecido por la norma. Se reportó una DBO de 109 mg/L y una DQO de 696 mg/L, valores que exceden el límite máximo permisible descrito por la normativa correspondiente (50 mg/L para DBO5 y 150 mg/L para DQO). En cuanto al diseño experimental, en general se obtuvieron porcentajes de reducción de Fe (III) mayores al 50%, encontrando que los valores de pH entre 5 y 7 favorecen el crecimiento del microorganismo. De igual manera, se relacionó una mayor concentración inicial de Fe (III) con una cantidad reducida más elevada. La mayor cantidad de hierro (Fe (III)) reducida fue de 8.78 mg/L, o bien un porcentaje de 97.56% de reducción, el cual se dio en condiciones de concentración inicial de Fe (III) de 9 mg/L y pH 7. En el caso particular del agua del río, la cantidad promedio de Fe (III) reducida, fue de 0.83 mg/L, que representa un porcentaje de reducción de hierro de 88.3%. Se verificó la viabilidad en el crecimiento del microorganismo en agar nutritivo luego de ser sometido al medio con concentraciones de hierro diferentes. Adicionalmente, la determinación de la biomasa por peso seco indicó que la mayor cantidad obtenida fue 0.36 ± 0.04 g/ml, en condiciones de concentración de Fe (III) de 1mg/L y ph7. En general, los resultados indican el potencial de B. subtilis para la reducción de diferentes concentraciones de Fe (III) en medios de cultivo específicamente definidos para el microorganismo, así como en muestras de agua del río Chicú, las cuales poseen características físico-químicas propias.

• Autores: Vargas Buenaventura, María Juliana
• Tipo de recurso: Trabajo de grado de pregrado
• Fecha de publicación: 2021
• Institución: Universidad El Bosque
• Repositorio: Repositorio U. El Bosque
• Idioma: spa
• OAI Identifier: oai:repositorio.unbosque.edu.co:20.500.12495/7235
• Acceso en línea: http://hdl.handle.net/20.500.12495/7235; https://repositorio.unbosque.edu.co
• Palabra clave: Bioacumulación; Hierro trivalente; Bacillus subtilis; Aguas; Contaminación; Diseño experimental; Metodología; Biorremediación; 610.28; Bioaccumulation; Trivalent iron; Bacillus subtilis; Bioremediation; Water; Pollution; Experimental design; Methodology
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