ÍNDICE

Introducción…………………………………………….………………. I

Objetivos…………………………………………………………….......II

Metodología………………………………………………………….....III

Revisión Literaria………………………………...…………..………...IV

Literatura Citada……………………………………………...…………V

I.- INTRODUCCIÓN

Incrementos enormes en la fabricación y el consumo de plásticos en las últimas décadas han dado lugar a numerosas preocupaciones ecológicas y económicas. La persistencia de los polímeros sintéticos introducidos en el medio ambiente por la industria humana plantea una grave amenaza para los sistemas ecológicos naturales.

El bajo coste y facilidad de fabricación han aumentado la demanda mundial de plástico más de 150 veces, con la producción de 1,5 millones de toneladas en 1950 y 245 millones de toneladas a partir de 2006. A pesar del reconocimiento de los problemas de contaminación persistentes planteados por el plástico, la producción mundial sigue aumentando, con los mayores aumentos esperados en las naciones en desarrollo.

El volumen total de los plásticos que se producen cada año presenta un problema para los sistemas de eliminación de residuos. La magnitud de este problema y la obstinación de algunos polímeros a la degradación requieren investigación sobre métodos eficaces para la biodegradación de los plásticos. Esto se puede lograr al obtener una comprensión de los mecanismos de la degradación del polímero, una técnica eficiente para la biodegradación de los residuos de plástico. Para lograr este objetivo, los investigadores necesitan un mayor conocimiento de cómo los compuestos son metabolizados por los organismos existentes, y de una investigación de nuevos organismos con potencial de biorremediación, con la caracterización de las novedosas capacidades metabólicas. Una comprensión básica de los procesos biológicos que conducen a la degradación bioquímica avanzará en el desarrollo de nuevas técnicas de biorremediación.

II.- OBJETIVOS

- Objetivo General

Conocer las bases científicas de la biorremediación mediante el análisis obtenido de un tipo de hongo y el papel que desempeña en la identificación de las diferentes formas que el plástico contamina los sistemas ecológicos.

- Objetivos Específicos:

Aprender el concepto de biorremediación observando la situación problemática que causa la polución por plástico.

Distinguir las diferentes formas de contaminación por plástico. Analizar las posibles soluciones que surgen de la biorremediación.

III.- METODOLOGÍA

Para el desarrollo de este documento nos apoyaremos en las metodologías de investigación científica la misma que permita elaborar un análisis que parte de lo general a lo específico. Además se usaran diferentes fuentes bibliográficas, tales como libros, revistas, periódicos, etc., que permitirán el desarrollo de la investigación y obtener información relevante del temas a estudiar.

El desarrollo de este tema se lo realiza con el propósito de describir de mejor manera el trabajo de investigación.

MÉTODO ANALÍTICO

Gracias a este método es posible analizar la situación problemática en que se

encuentran los sistemas ecológicos debido a la polución por plásticos.

EL MÉTODO HISTÓRICO

Está vinculado al conocimiento de las distintas etapas de los objetos en su

sucesión cronológica, para conocer la evolución y desarrollo del objeto o

fenómeno de investigación.

EL METODO DESCRIPTIVO

El objeto de la investigación descriptiva consiste en describir y evaluar ciertas

características de una situación particular en uno o más puntos del 'tiempo'.

METODO INDUCTIVO

El método inductivo o inductivismo obtiene conclusiones generales a partir de

premisas particulares.

METODO PRAGMATICO

Este método fomenta a la interpretación de ideas, para luego llevarlas a la

práctica y demostrar la forma en que se debe ejecutar dicha tarea, con la

finalidad de fomentar ciclos básicos de la información.

IV.- REVISIÓN LITERARIA

CAPITULO 1

1.La BiorremediaciónLa biorremediación es un instrumento importante para la reducción de residuos que se basa en los procesos biológicos de microorganismos, hongos, plantas o enzimas para retornar un medio ambiente alterado por contaminantes a su condición natural.

El término biorremediación fue acuñado a principios de la década de los '80. Los científicos observaron que era posible aplicar estrategias de remediación que fuesen biológicas, basadas en la capacidad de los microorganismos de realizar procesos degradativos.

Las primeras observaciones de biorremediación fueron con el petróleo, después de algunos organoclorados y organofosforados; se advirtió después que los microorganismos no sólo eran patógenos, sino que además eran capaces de absorber compuestos orgánicos, algunos naturales, otros sintéticos, y degradarlos, lo que constituye el objetivo de la biorremediación. Por ejemplo en la degradación bacteriana de hidrocarburos, un ejemplo de un tratamiento es el de la limpieza de derrames de petróleo por medio de la adición de fertilizantes con nitratos o sulfatos para estimular la reproducción de bacterias nativas o exógenas (introducidas) y de esta forma facilitar la descomposición del petróleo crudo.

El éxito de estas inoculaciones depende no solamente de factores abióticos como el pH, temperatura, potencial de reducción y la disponibilidad de agua y nutrientes, sino también de factores bióticos tales como la competencia microbiana, amensalismo, parasitismo y depredación que pueden limitar el crecimiento y desarrollo de las poblaciones inoculadas.

1.2 Tipos de BiorremediaciónExisten tres clases de biorremediación y son:

Biorremediación enzimática Biorremediación microbiana Fitorremediacion

También se puede clasificar a la biorremediación de acuerdo a la técnica de laboratorio: in situ o ex situ. La primera consiste en tratar el material contaminado en el lugar en que se encuentra sin trasladarlo a otra parte. En los procesos ex situ el material contaminado es trasladado a otro lugar para realizar o completar su descontaminación.

Biorremediación enzimática

Consiste en agregar enzimas al sitio contaminado con el fin de desagradar las sustancias nocivas. Estas enzimas se obtienen de microorganismos especialmente diseñados para así obtener grandes cantidades y de alta especificidad.

Biorremediación microbiana

Consiste en estimular los microorganismos con los alimentos y otros productos químicos que puedan destruir los contaminantes.

Fitorremediación

La fitorremediación es la descontaminación de los suelos, la depuración de las aguas residuales o la limpieza del aire interior, usando plantas vasculares, algas u hongos y por extensión ecosistemas que contienen estas plantas.

No todos los contaminantes son fáciles de biorremediar por medio de microorganismos. Por ejemplo, los metales pesados como el cadmio y el plomo y el mercurio no son absorbidos o capturados por estos organismos. La incorporación de algunos de estos metales dentro de la cadena alimentaria (bioacumulación) agrava el problema.

La eliminación de una gran variedad de contaminantes del medio ambiente requiere un conocimiento creciente de la relativa importancia de sus ciclos químicos y redes de regulación del ciclo del carbono en diversos ambientes y para cada compuesto en particular.

1.3 Condición del medio ambiente

La polución por plástico o contaminación por plástico es la acumulación de productos de plástico en el medio ambiente que produce efectos adversos sobre la vida silvestre, el hábitat de la vida silvestre, o los humanos. Existen numerosos tipos y formas de polución por plástico. La polución por plástico puede afectar de forma negativa a los terrenos, cursos de agua y océanos. En determinadas regiones se han implementado planes para intentar reducir el consumo de plástico y promover el reciclado de plástico. La importancia y extensión de la polución por plástico esta correlacionada con el bajo costo y durabilidad del plástico, lo que conduce a que los seres humanos utilicen gran cantidad de elementos de plástico.

CAPÍTULO 2

2.El Plástico

Los plásticos son materiales sintéticos, derivados del petróleo, del carbón y de la celulosa de las plantas, que tienen la propiedad de deformarse, están formados por cadenas de moléculas muy largas que se llaman polímeros (cuyo significado es “muchas partes”)

Las principales propiedades de los plásticos y que les hacen tan útiles para multitud de aplicaciones son:

La PLASTICIDAD o capacidad de deformarse y su facilidad para fabricar objetos con el empleo de moldes y la acción del calor.

La facilidad para COLOREAR, es decir que se le pueden añadir tintes y obtener infinidad de colores y acabados.

LIGEREZA, es un material que pesa muy poco por lo que resulta muy útil para transportar sustancias muy varias y además flota en el agua.

Es AISLANTE del calor y de la electricidad por este motivo es muy empleado en cables y elementos eléctricos y como aislante de utensilios de cocina.

Su RESISTENCIA mecánica; es un material que en algunos de sus tipos tiene una gran resistencia a los golpes, por lo que se emplea en la fabricación de herramientas, defensas de vehículos, etc.

Su capacidad de resistir a la CORROSIÓN Y OXIACIÓN provocada por los agentes atmosféricos como la humedad, la contaminación o por el contacto con sustancias químicas, por lo tanto es muy empleado para envasar ácidos, lejías, detergentes, etc.

En 1909 el químico norteamericano de origen belga Leo Hendrik Baekeland sintetizó un polímero de gran interés comercial, a partir de moléculas de fenol y formaldehído. Se bautizó con el nombre de baquelita y fue el primer plástico totalmente sintético de la historia, fue la primera de una serie de resinas sintéticas que revolucionaron la tecnología moderna iniciando la «era del plástico». A lo largo del siglo XX el uso del plástico se hizo popular y llegó a sustituir a otros materiales tanto en el ámbito doméstico, como industrial y comercial.

2.1 Tipos de plásticos y aplicaciones Los plásticos se clasifican en dos grandes grupos: TERMOESTABLES, que sólo se pueden moldear una vez y TERMOPLÁSTICOS, que pueden ser moldeados varias veces calentándolos y sometiéndolos a presión.

Los plásticos termoestables más utilizados y sus aplicaciones son los siguientes:

La BAQUELITA, es un plástico duro, frágil y de aspecto metálico; oscuro y brillante. Se emplea en la fabricación de electrodomésticos, automóvil, como es aislante se usa en componentes eléctricos, también se encuentra en el mango de las sartenes para aislar el calor.

La MELANINA, son plásticos duros y ligeros y se pueden colorear fácilmente, se emplean para recubrir tableros de madera.

El POLIESTER, son fibras textiles sintéticas que no se arrugan ni encogen y secan muy rápidamente, también se utilizan, mezcladas con fibra de vidrio, para contenedores y piscinas.

Los termoplásticos más utilizados y sus aplicaciones son los siguientes:

El ACETATO DE CELULOSA, es un plástico derivado de la celulosa de las plantas y se utiliza para fabricar láminas transparentes, aunque también lo podemos encontrar en las colillas de los cigarrillos.

El POLIETILENO, tiene multitud de aplicaciones como envases, botellas, bolsas, tuberías, fibras textiles, etc.

El PVC, es muy resistente a la corrosión por lo que se emplea en la fabricación de tuberías, contenedores de productos químicos, aislamientos eléctricos, componentes eléctricos, ventanas, puertas, etc.

El METACRILATO, es un plástico transparente y muy resistente a los golpes por lo que se emplea como sustituto del vidrio.

El POLIESTIRENO, es resistente y se puede colorear con facilidad, se emplea en la fabricación de muebles de jardín, juguetes, envases, etc. El poliestireno expandido o POREXPAN, conocido como el corcho blanco, se emplea para embalar y evitar roturas y para aislamientos térmicos en la construcción y para bandejas de embalar utilizadas en los supermercados.

El POLIPROPILENO, es muy duro, resistente se puede doblar con facilidad y se pueden formar hilos sin romperse, por lo que se utiliza para hacer cuerdas y sacos de rafia, también se fabrican carpetas y clasificadores.

El NAILON, es el más conocido de un tipo de plásticos llamados poliamidas, es muy resistente, se pueden fabricar hilos y prendas de vestir y también para piezas pequeñas en la industria como ruedas dentadas.

2.2 Reciclaje de plásticosEl reciclado es el proceso de recogida y transformación en productos útiles de aquellos objetos de plástico que ya se han utilizado. Para reciclar el plástico se establecen cuatro tipos de reciclado, según el tipo de plástico:

El reciclaje PRIMARIO, se utiliza para reciclar plásticos termoplásticos y consiste en convertir los restos de plásticos en materia prima para construir nuevos objetos con las mismas propiedades que el original.

El reciclaje SECUNDARIO, permite reciclar plásticos termoestables y consiste en moler los restos de plástico y fundirlos a altas temperaturas en un aparato llamado extrusora, después se enfría con agua y se corta en piezas para volver a utilizarlos.

En el reciclaje TERCIARIO, se descompone el plástico en productos químicos y combustibles, así se pueden obtener de los plásticos productos como el alquitrán, amoniaco, alcohol, etc.

El reciclaje CUATERNARIO, consiste en quemar los plásticos y aprovechar el calor para producir energía, este procedimiento es muy caro y muy contaminante.

Los plásticos se identifican con un símbolo que los identifica como reciclables y un número o letras mayúsculas que nos dice el tipo de plástico que es.

2.3 Problemas medioambientalesEn la vida moderna el plástico ha constituido un fenómeno de indudable trascendencia. Hoy en día el hombre vive rodeado de objetos plásticos que en siglos anteriores no eran necesarios para la vida cotidiana. Los plásticos se han fabricado para satisfacer las demandas de una gran variedad de usos, dando lugar a una vasta industria donde la civilización debería llamarse la civilización del plástico, debido al papel determinante que ha desempeñado este material en su desarrollo, en el mejoramiento de las condiciones de la vida del hombre y el acelerado crecimiento de la ciencia y la tecnología.

Actualmente estos plásticos son muy utilizados como envases o envolturas de sustancias o artículos alimenticios que al desecharse sin control, tras su utilización, han originado gigantescos basureros marinos, como la llamada «sopa de plástico», el mayor vertedero del mundo.

La sopa de plástico está situada en el giro oceánico del Pacífico norte, uno de los cinco grandes giros oceánicos

De este modo, surge el problema asociado la contaminación ambiental, muchas veces producto del desecho de los plásticos de alta y baja densidad. Las características moleculares (tipos de polímeros) del plástico contribuyen a que presenten una gran resistencia a la degradación ambiental y con mayor razón a la biodegradación. La radiación UV del sol es la única forma de degradación natural que hace sentir sus efectos en el plástico a mediano plazo, destruyendo los enlaces poliméricos y tornándolo frágil y quebradizo.

Los plásticos arrojados al mar que presentan flotabilidad son un gran problema en las zonas de calmas ecuatoriales, ya que se van reuniendo en esos sectores acumulándose en grandes cantidades.

Capítulo 3

3.Biorremediación frente al problema del plástico

El Poliéster es un plástico ampliamente utilizado en la industria y fabricación que ha demostrado que es susceptible a la biodegradación. Este polímero se genera mediante la condensación de un polisocianato y un poliol. Esto resulta en un polímero de carbono compuesta de una serie de enlaces de uretano. Las variaciones en el espaciado entre enlaces de uretano, así como la naturaleza de las sustituciones, pueden cambiar las propiedades del polímero resultante de lineal y rígido a ramificada y flexible. En suspensión líquida aparece de color blanco lechoso y completamente opaco.

3.1 Descubrimiento del Pestalotiopsis microspora

El descubrimiento del “Pestalotiopsis microspora” fue el fruto inesperado de una expedición al Yasuní de unos estudiantes (Pria Anand, Jeffrey Huang y Jonathan Russell) de la Universidad de Yale. Al internarse en la jungla

ecuatoriana, el grupo de estudiantes se dedicó a buscar plantas y a cultivar los microorganismos de las mismas.

Para explorar la diversidad para la biodegradación del plástico, varias docenas de hongos endófitos fueron analizados por su capacidad de degradar el polímero sintético (PUR). Estos organismos demostraron la capacidad para degradar eficazmente el PUR en ambas suspensiones: sólidas y líquidas.

3.1.1Resultados obtenidosParticularmente se observó una fuerte actividad entre varios aislados del género Pestalotiopsis, aunque no era una característica universal de este género.

Dos aislamientos de Pestalotiopsis Microspora eran los únicos capaces de crecer en PUR como única fuente de carbono, tanto en condiciones aeróbicas y anaeróbicas. La caracterización molecular de esta actividad sugiere que una hidrolasa serina es responsable de la degradación de PUR.

Es la primera especie de hongos capaz de sobrevivir exclusivamente de poliuretano y, más importante aún, de hacerlo en condiciones anaeróbicas. Esto hace que el hongo sea un candidato potencial para proyectos de biorremediación que involucran grandes cantidades de plástico.

El Pestalotiopsis Microspora es un hongo endófito capaz de sobrevivir en poliuretano en condiciones aeróbicas y anaeróbicas.

La amplia distribución de la actividad observada y el caso sin precedentes de crecimiento anaeróbico utilizando PUR como única fuente de carbono sugieren que los endófitos son una fuente prometedora de la biodiversidad para la detección de propiedades metabólicas útiles para la biorremediación.

La degradación enzimática de PUR por hongos y bacterias se ha demostrado. Los hongos del suelo comprenden la mayoría de los organismos seleccionados para la actividad de degradación de PUR. Los hongos de los géneros Alternaria, Aspergillus, Phoma, Pennicilium, Plectosphaerella, Geomyces, Nectria y Neonectria se aislaron con el acceso a las fuentes de nutrientes mixtos a partir de muestras de PUR enterrados. Geomyces pannorum fue el microorganismo más frecuentemente aislado.

Pocos organismos se han mostrado para degradar PUR como única fuente de carbono. Aspergillus niger tiene alguna actividad de degradación, sin embargo, se observó ser bastante lento, con signos visibles de la degradación sólo después de 30 días.

Las enzimas activas han sido clasificadas como esterasas, lipasas, y proteasas y ureasas, lo que sugiere la degradación del sustrato PUR por escisión del enlace éster.

3.2 Taxonomía del Pestalotiopsis microspora

Reino Fungi

Filo o División Ascomycota

Clase Sordariomycetes

Subclase Xylariomycetidae

Orden Xylariales

Familia Amphisphaeriaceae

Genero Pestalotiopsis

Especie P. microspora

Nombre Binomial Pestalotiopsis microspora

Varieties P. microspora microspora

P. microspora philippinensis

3.3 Organismos endófitosLos endófitos son microorganismos hiperdiversos, incluyendo bacterias y hongos, que viven dentro de los tejidos internos de las plantas sin causar síntomas de alguna enfermedad.

Estos organismos se introducen en sus anfitriones al penetrar sus superficies exteriores, y algunos tienen un papel clave en la descomposición de la planta después de la muerte del tejido huésped. De hecho, los hongos como éstos contribuyen a la descomposición de polímeros lignocelulosa y son los principales contribuyentes al ciclo del carbono.

La capacidad de estos microorganismos para degradar un polímero tan complejo como lignocelulosa sugiere que estos organismos ofrecen la promesa de su capacidad para degradar otros polímeros complejos, tales como los presentes en los plásticos.

Cada uno de las 300.000 especies de plantas de la tierra en la Tierra potencialmente alberga múltiples especies endófitos. Los endófitos alcanzan su mayor diversidad en los bosques tropicales. Los árboles individuales pueden albergar cientos de especies endófitas, algunos de los cuales son conocidos, pero muchas de las cuales son nuevas para la ciencia.

V.- LITERATURA CITADA

1.- Fundamentos y aspectos microbiológicos: Biorremediación http://ingenierosdeminas.org/docu/documentos/fundamentos_%20biorremediacion.pdf

2.- Biorremediación

http://www2.uah.es/tejedor_bio/bioquimica_ambiental/biorremediacion.pdf

3.- Los Plásticos

http://www.cpraviles.com/materiales/Tecnologias/pdf/aula2/05.PLASTICOS2.pdf

4.- Estudiantes descubren un hongo que degrada plástico http://www.bbc.co.uk/mundo/noticias/2011/08/110809_hongo_plastico_am.shtml

5.- Descubren un hongo en el Amazonas que come plástico

http://www.ecoosfera.com/2013/12/descubren-un-hongo-en-el-amazonas-que-come-plastico/