Resumen
Desde que ingresó al mercado en los años 50, los polímeros plásticos, han traído muchos beneficios económicos y sociales debido a sus propiedades mecánicas, a su versatilidad y maleabilidad, así como su bajo costo. Sin embargo, el uso excesivo de estos, han provocado un aumento exponencial en la cantidad de residuos plásticos a nivel mundial convirtiéndose en una amenaza ambiental global. Se estima que en el año 2019 la producción de plástico alcanzo los 364 millones de toneladas y para el 2020 fueron casi 370 millones de toneladas,siendo el más común el polipropileno (PP) seguido del polietileno (PE), especialmente en la fabricación de bolsas plásticas, envases plásticos, piezas automotrices, empaques de alimentos e instrumentos de laboratorio. Cumplida su función, estas piezas son, en su mayoría, desechadas e incorporadas a los residuos sólidos urbanos (RSU) y llegan a representar entre el 20-30% del volumen total de los residuos sólidos contenidos en los rellenos sanitarios, los cuales pueden ser transportados a ecosistemas terrestres o acuáticos
generando un impacto aún mayor, debido a que las interacciones de estos residuos con las condiciones ambientales pueden conducir a cambios en sus propiedades fisicoquímicas dando lugar a nuevos contaminantes.
Sin embargo, con la enfermedad del coronavirus (COVID-19), el uso de polímeros plásticos se ha vuelto imprescindible, principalmente por la facilidad de transmisión de persona a persona, infectando a un promedio de 2.4 a 3.3 personas de un solo caso confirmado, conllevando al uso excesivo de equipos de protección personal (EPP) para disminuir la propagación, como tapabocas de distintos tipos, guantes, protectores faciales, trajes médicos, batas, entre otros. El tipo de EPP más utilizado son los tapabocas quirúrgicos desechables
por su bajo costo y efectividad, fabricados a partir de PP; se estima que en Estados Unidos la producción de tapabocas aumentó de 45 millones a 180 millones por mes en 2020, sumándose a la producción mundial de plástico, y dada su naturaleza xenobiótica y recalcitrante se ha convertido en una amenaza ambiental. Ante esta problemática, se han planteado alternativas biodegradables que puede ser acelerada por pretratamientos como la fotooxidación, latermooxida ción y la quimiooxidación al generar grupos químicos carbonilo (C=O) en la superficie del material que pueden facilitar el ataque microbiano. A partir de tales criterios, en este trabajo se propuso implementar la transformación de tapabocas quirúrgicos compuesto de PP, a través de un proceso fisicoquímico-microbiológico secuencial, que incluye el tratamiento con nanopartículas de dióxido de titanio, la fotocatálisis TiO2/UV y la colonización con hongos asociados a la descomposición de la madera.
Para ello, se troquelaron probetas de tapabocas quirúrgicos comerciales, compuesto por tres capas, de 6.0 ± 0.1 cm x 1.0 ± 0.1 cm y, después de su caracterización química y física preliminar (hidrofobicidad, tipo de grupos químicos funcionales, topografía y degradación térmica), se sometieron a un pretratamiento fotocatalítico con nanopartículas de dióxido de titanio funcionalizadas (TiO2-APTES-PEG2K) a manera de emulsión, durante
192 horas en un fotorreactor conectado mediante engranajes de tubos PVC y regulados por un motor paso a paso, a su vez se contaba con la presencia de lámparas UV-C (15W de potencia); con el objetivo de modificar las propiedades iniciales del material. Los resultados mostraron que la degradación fotocatalítica generó cambios en la temperatura de degradación térmica, observando una disminución en esta; por otro lado, también se evidenciaron cambios en los grupos funcionales del polímero, como la presencia de grupos polares, ocasionando a su vez cambios en la hidrofobicidad, manteniendo condiciones hidrofílicas y cambios en la topografía evidenciado por la presencia de rugosidades y grietas.
De forma paralela, las probetas de tapabocas pretratadas con fotocatálisis se sometieron a un proceso de transformación biológica con dos hongos asociados a la descomposición de la madera: Trametes versicolor, obtenido de la Colección y Cepario de Microorganismos de la Facultad de Ciencias de la Pontificia Universidad Javeriana (CMPUJ) y AC 30 aislado de la Estación Experimental José Celestino Mutis de la Universidad del Rosario (EEJCM) identificado dentro del género Xylaria sp. La selección de estos hongos se basó en un análisis
previo, en donde se obtuvieron 28 aislamientos a los cuales se les determino actividades enzimáticas a nivel semicuantitativo, evaluando la actividad de celulasas, peroxidasas y lacasas en medio carboximetilcelulosa, lignina y Radha+ABTS, respectivamente; obteniendo datos de productividad basados en perímetros de halo de actividad, crecimiento de la colonia y tiempo de evaluación.
Los ensayos de colonización se evaluaron tanto en placa como en cultivo sumergido, en medio Bushnell Haas durante 30 días con tapabocas pre-tratados y prístinos. Después del periodo de incubación, las probetas de los ensayos en placa fueron retiradas y lavadas para analizar las mismas variables del material inicial y del pretratamiento (hidrofobicidad, tipo de grupos químicos funcionales, topografía y degradación térmica). Los tapabocas tratados mantuvieron cambios en cuanto a grupos funcionales polares e hidrofilicidad posterior a la
colonización; para el análisis térmico se observó que la temperatura del material aumentaba por la presencia de compuestos volátiles asociados a la pared fúngica del hongo pero era menor con respecto al material prístino y, esto puede estar asociado a su vez con un efecto de “aislamiento térmico” por la presencia de biomasa, igualmente las imágenes de SEM corroboran la colonización de la fibras por la presencia de redes hifales.
Por otra parte, los ensayos en cultivo sumergido permitieron el análisis de peso seco, como una medida indirecta de colonización representada podr la biomasa de los hongos en donde aumentaba posterior al tratamiento fotocataltico, a su vez en la determinación de la actividad ligninolítica, T. versicolor presento actividad lacasa mientras que AC 30 no presento actividad, debido al sistema enzimático celulolítico y hemicelulolítico propio del hongo, sin embargo, en ambos tratamientos se evidencia la degradación y transformación de tapabocas
quirúrgicos en un proceso secuencial de fotooxidación y colonización microbiana
| Fecha de lectura | 04 abr. 2024 |
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| Idioma original | Español |
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