MATRICULA: €32340994

HORAS A L A SEMANA: 20 HOHhS

LUGAR:LABORATORIO DE DIGESTION ANAEROBIC1 DEL AREfi D E

MICROBIOLOGIA DEL DEPARTAMENTO DE EIOTECNOLOGIA.

FECHA DE INICIi3: 23 DE MFtYO DE 1971.

ll,A !B. EW4PALAPA BlBllOTECA

TITULO DEL PROYECTO

BLODEGRADACION CINAEROBIA DE LA ACETAMIlX

F a

. cj

4 L

7

entender- me j a r la comp:lej idad d e las inter-accj.oner

mict-obianas y b ioqu im ica5 en los s is temas donde se c ib i cc

este f clnomeno.

E n 1981, Mc Ine rney y col propusieron un esquema d i v i d i d o en

b u t i t - a t o l , y t a m b i e n e l e t a n o l . A es te n i v e l , e x i s t e tambicln

r ~ n a etapa d e h o m o a c e t a t o g C n e c i s p a t - t i c u l a r - que es la

í;Uz. E 5 . t ~ esquema d e s c r i b e l o s f e n b m e n o s p t - . i n c i p a l e s que

+ e t - m e n t a c i b n d e las biopolimetms h a s t a . l a i o r - m a c i o n d e l

m e t a n o .

2 . D e s c r i p c i b n de la Microbiologia d e la d i q e s t i c j n

a n a e t - o b i a.

2.1.- Las bacter ias h i d r o l i t i c a s y f e r m e n t a t i v a s .

Se sabe que l a s bacter ias c o n s u m i d o r a s de h i d r 6 g a n o t i e n e n

un papel provechozo (KI la formacibn de acetataL- a p a r t i r de ". "

los biopolimeros En si la f e r m e n t a c i h o rc idagCnes is n o es

~. ." ~

~. i-

y pr-odcrcen acetcltu e h i d m g ! P n o .

S e p u e d e c o n s i d e r a r que este yr-upo d e bactet-ias es e l paso

clave para la e f i c i e n c i a d e l a m e t ; a n o g @ n e s i s . A este ni'./el

d e d e g t - a d a c : t b n d e l a materia orq6nica -,e p r o p o t - c i s n a l a

mayat-ia d e l acetatn pat-a la r n e t a n o g @ n ~ s i s ; . E l a c e r a t o

p r o v i e n e d e l a u x i d a c i b n d e l o s a c l d o s qt-asos v o l a t i l e s

(AGV), d e los a%roholes, e t c .

b ) .- Bacter ias sulfato r-eductot-as (BSR) E s t a s b a c t e r i a s

u t i l i r a n p r i n c i p a l m e n t e $21 s c ! l . f - a t o como receptor f i n a l de

e l e c t r o n e s , y se d i v i d e n en d o s q t - a n d a s 9 r ~ 1 p o s :

G t - u p 0 1. Las bacterias que o x i d a n el l a c t a t o e n a c e t a t o y

CO2 a u n q u e , la mayoria de este gt-upo puede tambidn o x i d a r el

etanol. en acetata. .. .

. ~ . . .~

- El COZ es necesar io pat " e l crecimiento .

implicadas en la bltirna etapa de la d e g r - a d a c i 6 n anaer- .obia de

la materia or-gdnica ,en los digestores anaet-obios

So; b a c t e r i a s anaerobias estrictas que exigen ademas de la

a u s e n c i a de o x i g e n o condiciones de t-educcibn del medio

ambiente inferior a -300 mv para crecer-. La5 bacter-ids

metanoq6nicas tienen comd caracteristicas comune5 producir

metano el tener un rango de ~ u s t r a t o s muy 1 imitado, y el

tener tiempos de generaciones amplios. Se sabe que las

bacterias metanag6nicas utilizan sustratos muy específicos .. ~

como mas COZ , formato, acetato, metanol, y matil ~ ""

~ . .

aminar. En los digestores podemos d i s t i n g u i r a dos grwx3s

principales.

I . ;.u 7 ~. . . " L *-

.,,h" . ". , ,.T., ',V...' . h. 1 .A;,

-

l.Les bacterias metanogPnicas hidrogenof i l icar i "

y tres pat- c i e n t o d e metano pt-adLtcido.

t

3. OBJETIVO PRINCIPAL

E n c u n t t ~ a r - l a s v i a s de b i o d e g t - a d a c i b n de la acetamida ba jo

condicinnes anaet-obias e n dos t i p o s de lados.

4.-SUSTIFICACION

512 .sabe que la acetamida k i e n e unt! s e m e . j a n r ; a e s t t r c r c t u r - a I al

acetato ( p t - i n c i p a . 1 p r e c u r s o r - del m e t a n o ) y que puede e s t a r

Presente en .Los s u b p r o d u c t o s d e las i n d u s t r i a s ya que

presenta m u c h a s p r o p i e d a d e s que l a hace m u y u t i l i z a b l e en

las i n d u s t t - i a s Sus p t - i n c l p a l e s LISOS son d e C t - O S C Q p i a , es

muy e s t i m a d a como d i s o l v e n t e d e colorantes e n l a i n d u s t r i a

t e x t i l , a n . t i a r i d o en la i n d u s t r - l a d e lacas h u m e c t e n t e d e

p a p e l y t i n t o r e r i a , e: . :ploc,ivos y c o s m h t i c o s y materia pr.ima

en sintesis o r g A n i c a d e m e d i c a m e n t o s . Se tiene evidencia d e

que una d o s i s de 2.5% de acetamida a d m i n i s t r a d a por v i a at-al

en t-atas forma tumores c a n c e r i q e n o s .

.

O. METODOLOG I A

I n b c u l u .

F u n d a m e n t a l m e n t e se tt-aba.jo c o n dos t i ;?os de l u d n s ,

el pr-imet-o de e l las que se a n a l i z c j . f uC ei p v o v e n i e n t e de u n

N e u t r a 1 i z a d o r - irle un I n q e n i o S a n t a C:Lat-a e n el E s t a d o d e

m i c h o a c 6 n a l j m e n t a d a una v e z p o r s e m a n a c o n acetamida. El

s e g u n d o lado p t - a v e n i e n t e de los s e d i m e n t o s d e l e - ' : l u e n I : , ~ de!.

R i a blanco e n ( I r i z a b a Vet-act-li1.z c e r c a n o a u n a f a b r i c a d e

p a p e l y que a su v e r tamhlPn fctP a l i m e n t a d o f n n acetamida

mc1s s u l f a t o de s o d i o . T a h i . a 2. Fat-a l a c i n g t i c a se ernpleb

de c u l t i v o espec i f i co p a t - a b a c t e r i a s a n a e r o b i a s , c o n u n a

c o n c e n t r a c i u n cle IC1 mPf de zcetamida p a r a los lodos del

mas 20 mM d e ~ ~ 1 1 4 ' a t o de sodio para l o s s e d i m e n t o s . Fara

i n i c i a r la c i n h t i c a se d e j a r o n lo5 lodos d u r a n t e u n a n o c h e

anterior e n l a pt-ecamar-a de acceso a la camat-a anaerobia

bajo vac io con el f i n de agotar,., la mayor cantidad .de-: '*, . .

surtratos reriduales, el metano y atros gases disueltcri;~" " - _. ,

E l medio f u e p r e p a r a d o b a j o c o n d i c i o n e s e s t t - i t z t 3 . s d e

a n a e t - o b i o s i s y baja una atmozfet-a d e n i t t - b g e n o a e b u l l i c i c i n

pat -a l i b e r a r todo el o x i g e n o p r - e s e n t e , posteriormente se

e n f r i a aun con e l Slujo de n i t t - b g e n o , u n a VEZ ft-io se r e t i r a

e l flujo de n i t r b g e n o y e n este m o m e n t o se l e agrega l a

cisteina, se tapan p e t - f e c t a m e n t e los matraces con t a p o n d e

h u l e , se r e f o r - z a n c o n m a s k i n g tape, se i n t r o d u c e n d e n t r - 0 de

la precArnar-a, se p r a c t i c a n tres vacios d e 20 mm d e Hg par "

d e s p u d s i n t r o d u c i r l o s a l a cdmar-a a n a e r o b i a . d e i g u a l m a n e r a

se i n t r o d u j o el material que se ocupo d u t - a n t e e l e s t u d i a . Sr

p r - e p a v a n las b o t e l l a s con 16 m1 d e medio, se t a p a n con tapon

SUSTRFITCI:

La acetamida u t i - L i z a d a a t - a z o n d e 1 0 mM g r a d o r e a c t i v o

marca Baker . Se p r e p a r a r o n t u b o s d e H u n g a t e con 1 0 m 1 d e

agua r e d u c i d a : - -y :~- (> . 29 ~ g d e a c e t a m i d n , p o s t e r i o r m e n t e se

e s t e r i l i z a n en- fa.sS-~mismas c o n d i c i o n e s que el medio d e

c u l t i v o .

P a r a los p u n t o i I% r e a l i ~ z a d o s expuestos e n .el proyer to

i n i c i a l se d e b e a- que el a i s l a m i e n t o d e bacter ias

~.~~

"

- " ~. ~~ -

~~ ~ ~.

m e t a n o g h n i c a s e5 muy.. lento . M A T E R I A L :

determinacibn. FInexo l.

SULFUROS: ~ .~ ~ .

Se derminaron su l fu ros d isue l tos y pvecipitadcts en el media

pot- c a l o r i m e t r i a mediante 1,a t t l rn ica de 'Half Card--Ruwisch.

Anexo 2.

S u l f a t o d e s o d i o 26 nM.

.

".

... .

. .

.. . "

En l a gr6 f i ca n o . 2 Nos m u e s t r a ia c i n P t ~ c a d e l c o n t r o l s i n

s u s t r a t o del Ingenio como 5e puede v e r e l amonio q u e se

produce proviene d e l a h i d r a l i s i s d e l o s l o - d n s , y a que l a

c a n t i d a d d e a c e k a m i d a r - e s i d u a l n o - e s , c o n s i d e r a b l e el m e t a n o

se forma apartir delacertato r e s i d u a l o d e la h i d r - o 1 i a i s . d e

l o s micraorganismo%. 222767

e n u n m o m e n t o d e t e r m i n a d o p u d i e r - u n crecer- e n las b o t e l l a s d e

e n t - i q u e c i m i e n t o , dado que a este n.iveI no se l l e v o a cabo

Llna a n a p t - o b i o s i s e s t r i c t a . Se pt-eparo el medio b a j o

a n a e r a b i o s i s per -o la atmCisfer-a d u r a n t e l a i n c u b a c i b n e5

a i r e , y como e l medio no fr.(& a g i t a d o p u d o h a b e r s e formado

una z o n a a n b x i c a en e l - fondo d e l a b o t e l l a y u n a z o n a

s u p e r - f i c i a 1 , e n d o n d e 5e l l e v o a cabo el cc)nsumo de o x i g e n o

t-esultado de la d i f u s i b n del oxigeno d e l a i r e e n el l i q u i d o ,

parte d e l m e t a n o p r o d u c i d o como l o i n d i c a e l c o n t r o l

p r o v i e n e de las s u b s t a n c i a 5 e n d b g e n a s d e l lodo pero l a

d i f e r e n c i a d e l contr-o1 y la muestra p r u e b a c l a r a m e n t e que l a

pr-ecencia d e l m e t a n o es d e b i d a a l a d e q r a d a c i b n de l a

acetamida. La5 obser-vac i o n e s m i c r - o s c b p i c a s c o n

e p i f l u r e s c e n c i a d e estos lodos n o s demuestra la precencia d e

n u m e r o s a s bacter ias m e t a n o g d n i c a s . Por medio de estos

r -esul tados podemos d e c i r - que la r u t a d e biodegradacibn para

este e x p e r i m e n t o es:

L a CJratic3 no. 4

Nos muestra la c i n ~ t i c a d e acetamlda d e lodos d e l I n g e n i o

s i n f u e n t e n i t t - o g e n a d a . p o d e m o s vet- que l o s r-.esultados son

muv slmilat-es a las del e x p e r i m e n t o cuyo m e d i o d e CI-11 t i v o

c o n t i e n e n i t v b g e n o .

Las v e l o c i d a d e s d e d e g t - a d a c i d n de l a acetamida y d e l a

f o r - m a c l b n de m e t a n o son:

( 2 . 7 7 mM cicetaiht- O. 23 mrY M e t a n o / i t r - p a r - a e l e : . : p e r - i m e n t . o c o n

n j , t r . . b g e n o y d e ; O. 23 m i l A c e t a l h t - 0 . 2 3 mM M e t a n o / h r - para l a

muestt-a s i n n i t t - b g e n o .

La g t - a i f i c a no" 5. Se p r e s e n t a l a c i n c t i c a de los lodo5 d e

s e d i m e ~ t o s e s t e r i l i z a d o s c o n s u l + a t o y acetamida y como se

p u e d e apreciar- na hay ~sna d e g r A d a c i d n de acetamida, e l

a m o n i o y e l acetato p r o v i e n e n como r . .e - , idua d e los lodos y n o

hay for-maci bn d e metano e s t a s t-esi;l tados n o s d e m u e s t t - a n que

la d e g t - a d a c i b n de acetamida ef 1 leb2ada a cabo por los

m i c r o o r g a n i s m o s p r e s e n t e s en los lmdos.

En l a g t - A f i c a n o 7.Se pr-ec,enI:a a. 1,:~s l o d o l ; d e s e d i m e n t o c o n

s u l f a t o y se observa d u r a n t e ias 140 p r i m e r a s h o r a s de

i n c u b a c i b n u n a p r - c x i u c c i O n d e acetat(.-, h a s t a niveles simi lai-es

a l o s d e l c o n t t - o 1 desaparece la. acetamida y a u m e n t a la

p r - o d u c c i b n d e a m o n i o , e n e s t a etapa n o 5.e d e t e c t a l a

f o r - m a c i c i n de sul+t..cros pot- l o que l a d e p t - a d a c i b n de a c e t a m j d a

y l a p t - o d c r c c i o n d e a m o n i o , 1 ' 1 0 pat'ecen estar l i g a d a s al

f e n b m e n o d e s u l f a t o r - e d u c r i b n C..E i n i c i a a p r o x i m a d a m e n t e a

las 1rjO h t - s ; a l i n i c i a r s e 'La d e s a p a r i c i c 6 n d e a c e t a t o

I

r e d u c c i b n , s i n o q u e su f re primero u n 2 e t a p a de d e s a m i n a c i b n

a n t e r i o t - e s datos n o s d i c e n que hay un p e r i o d o d c l a t e n c i a d e

f u e r o n d e :

c

TABLA 1 CINETICA DE DEGHADACION DE ACETAMIDA

LODOS ESTERILIZADOS DEL INGENIO ~-

LODL35 CONTROL DEL IhlGENI 0

222767

U

TABLA 3 CINETICA DE DEGRADACION DE ACETAMXDA

L O D O S DEL. I N G E N l Cl

TABLA 4

LODOS DEL INGENIO SIN NITROGENO C I NET I CA DE DEGWADAC I ON DE FICETAM :I: DA

b S4

TABLA 5 CINETICA DE DEGRADACION DE ACETAflIDA

LODOS ESTERILIZADOS DE SEDIMENTOS CON SULFATO

TI EMF0

TABLA & CINETICA DE DEGKADACION DE ACETAMIDA CONTROL LODOS DE SEDIMENTOS CON SULFATO

~ ~ ~ ~~ ~ - ,

1

2 2 2 7 6 7

CINETICA DE L O D O S DE

TABLA 8 CINETIC6 DE DEGRADfXION DE ACETAMIDA

LODOS DE SEDIMENTOS CON SLJLFATO SIN WITROGEWO ~~~~ - - ~ ~

Lodos esteri t izados del ingenio I4 f

I I

4 O

u

"INETICA 3 DE DEGCIADACDN ACETAMIDA

- 1 .-

I i

12:

%

d

CCNETCCA DE DEGRADAC N DE

iP

/"

3t "

C

Lodos es ter i I i zados de sed i men tos con su 1 fa to

f O

8 I o o

I @ """ """"" 0 """""""" """.O "-" .e-----

l o

I 4!-

I

q- I b

i I

24 t- I

31 i I j

2 L

14 O Rmnio

I U ,++q I U "

1" I !

c

27

24

2 1

C

Y

CONCLUSIONES:

1 . la acetamida se degrada por digestibn anaerobia.

2. No hay degradaci6n abibtica de la acetamida

3. €1 amonio presente de las muestras control es producido por la actividad microbiol6gica.

4. La degradacibn de la acetamida por la v i a metanogCnica es mucho mas activa que por la via sulfato reduccibn.

5. La acetamida sirve como fuente de carbono y nitrbgeno ya que su biodegradaci6n puede llevarse a cabo sin agregar nitr6geno al medio.

6. De las hipdtesis propuestas se comprob6 que la via m6s factible para la degradacidn de la acetamida con los lodos que no contienen sulfato via metan6genica es:

CH3CONHz + HxCr """"_ CHzCUO + r\iH4

'" I

.

BIBLIOGHAFIA

4.--ESPINClZA , A; GUYOT. J. F. : MRCARIE, H. 199CJ. DIGESTION

ANAEROBIA DE UN EFLUENTE SINTETIC13 CONTENIENDO ACILXJ P-

TULUICO. MEMORIAS DEL U11 CONGRESO NACIONA" DE LA INGENIERICS

AMBIENTAL Y DE L A SCILUD .PF.Cl66-C17lU b

GUYOT? J.

LETTERS. 11: 365-368.

8. --GUYOT, J.P. 1988.CURSO.SOPRE MICKPBIOLOGIA DE LA DIGESTION

4JNAEHOBIA. COLOMBIA, MEDELLIN .F. F. i -.2!:,.

. .

. ..

1983. FINFIEROB I C TF<EATMENT O F WASTEWATEWBTER IN

FIXED FILM REfiCTORS. WATER sc I , ENCE

. .

. " . ."

222767

12.- MOHUMED, S. NAZAZ; K I R I T , D. D. CHAFRTWALA AND JAMES. IT

WOI.-FF;AM. 1 9 ~ 7 . . DEGRADATION OF ACETONITRILE BY FSEUDUMONAS

18.- KRUMHOLZ L. R: AND BRYANT Y. F'; 1986. S y n t r o p h o c u c c u s

sucromulans ssp nav qen. nov . USES CARBOHYDRATES A S ELECTRON

DONORS AND FORMATE, METHOXYMONOBENZENOIDS OH

Methanobrevibecter FIS ELECTRON 4CCEPTOR SYSTEMS. F;RCH.

MICROBIOL. 143: 313-318.

.. ~ .. Ir

c

. .

- Agua d e s i o n i z a d a

- 5 o l u c i B n madre p a t r d n 1 L'

Fesar 3 .82 8 . de clot-ut-o

desionizada a 1 0 0 0 m 1

de amanio y aforar con agpa

mM NH3 m 1 sol Z m1 H z 0 Absot-hancia besviacion

desionirada p r o m e d i o e5 t ara ¡:.I 3 t-

4

5

6

7

8

7

1 C!

- .. "

1.

2

3

4

3

&

E

.

DE ACETATO CONSTRNTE 7277 .. 175 STO ERR OF Y EST 1317-186

UAR.€D

a. / 4