AyTBUAP 6(22)

Editorial 6(22) AyTBUAP. Sustancias poliméricas extracelulares microbianas con propiedades floculantes: una alternativa al empleo de copolímeros de acrilamida

Alma Rosa Netzahuatl-Muñoz* iD

Universidad Politécnica de Tlaxcala. Av. Universidad Politécnica No. 1. San Pedro Xalcaltzinco, Tepeyanco, Tlaxcala, México. CP 90180. *almarosa.netzahuatl@uptlax.edu.mx

http://doi.org/10.5281/zenodo.5105291

Bajar cita (RIS): Netzahuatl-Muñoz, 2021 AyTBUAP 6(22):i-vi

Editado por: Jesús Muñoz-Rojas (Instituto de Ciencias-BUAP)

Fecha de publicación: 17 junio 2021

EOI: https://eoi.citefactor.org/10.11235/BUAP.06.22

URI: https://hdl.handle.net/20.500.12371/13169

Referencia: Netzahuatl-Muñoz AR. Sustancias poliméricas extracelulares microbianas con propiedades floculantes: una alternativa al empleo de copolímeros de acrilamida. Alianzas y Tendencias BUAP [Internet]. 2021;6(22):i–vi. Available from: https://www.aytbuap.mx/aytbuap-622

RESUMEN

La operación de coagulación-floculación para la remoción de partículas suspendidas es muy utilizada en el tratamiento de aguas residuales. Entre los floculantes más empleados actualmente se encuentran los copolímeros de acrilamida, sin embargo, el uso extensivo de estas moléculas recalcitrantes podría ocasionar efectos indeseables en los ecosistemas. En estudios recientes se han reportado sustancias poliméricas extracelulares de origen microbiano con propiedades floculantes semejantes a los polímeros sintéticos. Estos hallazgos muestran el gran potencial de los polímeros microbianos en el área ambiental y la importancia de estudios adicionales que permitan su producción a gran escala.

Palabras clave: floculantes; tratamiento de aguas; copolímeros de acrilamida; biopolímeros; EPS.

ABSTRACT

The coagulation-flocculation operation for the removal of suspended particles is widely used in wastewater treatment. Among the flocculants most used today are acrylamide copolymers, however, the extensive use of these recalcitrant molecules could cause undesirable effects on ecosystems. Recent studies have reported extracellular polymeric substances of microbial origin with flocculating properties like synthetic polymers. These findings show the great potential of microbial polymers in the environmental area and the importance of additional studies that allow their large-scale production.

Keywords: flocculants; water treatment; acrylamide copolymers; biopolymers; EPS.

EDITORIAL

Los copolímeros de acrilamida (CAM) son moléculas muy versátiles que han sido usadas ampliamente en el tratamiento de aguas residuales, clarificación de agua potable, retención de agua en suelos agrícolas, espesante en la industria química, formulación de pesticidas, etc., [1, 2, 3]. En el tratamiento de aguas se aprovechan sus propiedades floculantes para la remoción de partículas suspendidas de contaminantes, así como en el espesamiento de lodos [4], estas aplicaciones tienen un gran auge, basta con realizar una búsqueda en un navegador de internet con la frase genérica “floculantes de poliacrilamida” para que cientos de páginas de fabricantes y distribuidores se desplieguen ante nuestros ojos.

La pregunta obligada hoy en día para cualquier sustancia xenobiótica usada ampliamente y descargada al medio ambiente es ¿Puede continuar empleándose este compuesto sin que la salud del ser humano y los ecosistemas sean afectados? En el caso de los CAM por regla general se considera que no son tóxicos y que resisten a la degradación microbiana en condiciones naturales debido a su alto peso molecular [5] ¿Esta información es suficiente para continuar con el uso de estos productos? No, hay muchas interrogantes sobre el destino final de estos polímeros en el ambiente y la información publicada hasta el momento es todavía escasa [6]. Algunas problemáticas potenciales debidas al uso de copolímeros de poliacrilamida son la presencia de monómeros de acrilamida y otros intermediarios residuales tóxicos en los productos floculantes comerciales [2], así como la posibilidad de formación de productos de degradación tóxicos por su transformación física, química y/o biológica en los ecosistemas, tal como se ha observado en condiciones de laboratorio [1, 2, 5]. Por otra parte, se ha reportado que los copolímeros de acrilamida particularmente las formas catiónicas pueden ser tóxicas a las especies acuáticas [6, 7], además el hecho de su lenta degradación en los ambientes naturales puede provocar su acumulación hasta alcanzar concentraciones que pudieran ocasionar efectos indeseables.

Como una alternativa al uso de floculantes sintéticos se ha propuesto el uso de biopolímeros, entre los más estudiados se encuentran la quitosana obtenida a partir de quitina de carapachos de especies marinas de interés comercial, taninos y taninos modificados, gomas y mucílagos vegetales, alginato y celulosa [8, 9, 10]. Estos biopolímeros tienen como ventaja principal que se degradan fácilmente en condiciones naturales, pero son usualmente moléculas menos efectivas en el proceso de coagulación-floculación en comparación con los polímeros sintéticos y por esta razón algunos solo pueden ser empleados como coagulantes-ayuda [9].

Floculantes de origen biológico menos estudiados son las sustancias exopoliméricas (EPS por sus siglas en inglés) microbianas. Las EPS están compuestas de moléculas de alto peso molecular como polisacáridos, proteínas, lípidos y algunos de sus derivados [11, 12]. Las EPS son polielectrolitos aniónicos al igual que los principales copolímeros de acrilamida empleados en el tratamiento de aguas, por lo que sus mecanismos y eficiencias de floculación podrían compararse a la de los floculantes sintéticos [11]. La mayoría de las investigaciones presentes se encuentran en una etapa inicial en la que se aíslan y cultivan microorganismos productores de EPS; se extraen, purifican y caracterizan nuevas sustancias poliméricas; se cuantifican sus propiedades floculante y se estudia su mecanismo de acción [13, 14, 15]. Con base en estos resultados se han planteado ya algunas investigaciones enfocadas a identificar condiciones que permitan su producción a bajo costo [16] y por lo tanto la posibilidad de fabricación de estos biopolímeros a gran escala, también se ha explorado el uso de las EPS en la recuperación de células en el cultivo de microalgas para la obtención de biodiesel y la adsorción de metales tóxicos [15]. Como tantas otras áreas de la biotecnología, el estudio de floculantes de origen microbiano tendrá un largo recorrido lleno de hallazgos interesantes y un potencial que podría concretarse a mediano plazo.

La ciencia avanza continuamente y para contribuir con un granito de arena, en este número de Alianzas y Tendencias BUAP se publican cuatro artículos de investigación, el primero presenta un trabajo de entomología con gran repercusión en el área de la salud sobre la distribución de dos vectores de Trypanosoma cruzi en comunidades de Aguascalientes y Zacatecas, México [17], el segundo artículo presenta una búsqueda de los inhibidores de Quorum sensing en bacterias patogénicas e incluye un estudio preclínico también in silico que indica el potencial que puede tener el uso de estos compuestos inhibitorios como terapia farmacológica alternativa [18]. El tercer artículo reporta la caracterización de siete cepas rizosféricas del género Paraburkholderia sp.; que incluye la construcción y análisis de sus árboles filogenéticos [19]. En el cuarto artículo se presentan los resultados del estudio que determina el nivel de satisfacción de pacientes e identifica oportunidades de mejora del servicio de consulta externa de farmacia hospitalaria [20]. Estimados lectores, esperamos que este número sea de su agrado e invitamos a más investigadores a enviar sus propuestas para ser evaluadas. Adicionalmente, damos a conocer que la revista ha logrado ingresar al repositorio REDIB tras su evaluación correspondiente (Figura 1).