ES2293864B2 - Procedimiento de biodegradacion fungica de triturado de neumaticos. - Google Patents
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Abstract
El presente procedimiento de biodegradación consiste en la utilización de un hongo, Paecilomyces lilacinus IMI117109, para la degradación de un triturado comercial heterogéneo de neumáticos usados. Previo al tratamiento de biodegradación, se realiza el lavado del triturado de neumático para eliminar posibles contaminaciones que puedan interferir con el proceso. Posteriormente se efectúa el cultivo del hongo en presencia del triturado de neumático en medio líquido y condiciones de agitación. En una segunda fase, se elimina el exceso de medio líquido. Tras el periodo de incubación se aprecia el crecimiento del hongo en el material, lo que pone de manifiesto su biodegradación. Este procedimiento de biodegradación fúngica supone una alternativa a los procesos de degradación de neumáticos usados, permitiendo reducir la acumulación de los mismos y aprovechar los productos de su biodegradación para su reutilización en la industria del neumático o su uso en otros procesos industriales.
Description
Procedimiento de biodegradación fúngica de
triturado de neumáticos.
Industria del neumático, Gestión de neumáticos
usados, Degradación de neumáticos usados.
Durante los últimos años se han venido
desarrollando procedimientos de biorremediación consistentes en la
utilización de microorganismos para la recuperación de ambientes
contaminados. Los esfuerzos en este campo han estado principalmente
encaminados a la restauración de suelos contaminados con productos
químicos tóxicos o peligrosos usando microorganismos; de esta forma
se ha ido implantando el concepto de biorremediación.
Adicionalmente, se han desarrollado en los últimos tiempos procesos
de biodegradación aplicados a materiales contaminantes con vistas al
posterior aprovechamiento y reutilización de sus componentes,
siendo este el objeto del procedimiento que cubre la presente
patente.
El estudio de la biodegradación del caucho
también se viene realizando desde hace años. La mayoría de los
trabajos son de investigación básica y suponen fundamentalmente la
participación de bacterias, aisladas principalmente de suelos,
fuentes termales y restos de neumáticos en descomposición. Los
actinomicetos han sido considerados las bacterias más importantes
en la degradación de productos de caucho natural y vulcanizado,
especialmente Nocardia. También se ha descrito, aunque en
menor medida, el uso de hongos de podredumbre de la madera y sus
enzimas para la descomposición de caucho vulcanizado.
El proceso de vulcanización sufrido por el
caucho natural en los neumáticos y otros productos da cuenta de sus
deseables propiedades mecánicas y térmicas, pero es al mismo tiempo
responsable de que su reutilización sea compleja. Mediante este
proceso se forman puentes disulfuro entre las cadenas de los
polímeros, tanto de cauchos naturales como sintéticos. Se han
descrito diversos procesos de desvulcanización química, física y
microbiana. Asimismo se han documentado procesos de degradación que
suponen únicamente la rotura de las cadenas poliméricas.
Como ya se ha dicho, hasta el momento los
tratamientos microbiológicos de vulcanizados usados suponen
principalmente la utilización de bacterias, lo cual aparece
reflejado en varios documentos de patente. Por ejemplo, la patente
japonesa JP2004313031 se refiere a la desulfuración de caucho
vulcanizado triturado (caucho natural, o cauchos de butadieno)
mediante bacilos Gram-positivos aislados del
suelo.
En la patente americana US6479558, se utilizan
bacterias aisladas de fuentes termales que contienen azufre, para la
desvulcanización de caucho, de forma que mejore su aptitud para ser
reciclado. Según WO01/74933, dicho biotratamiento puede completarse
por un tratamiento con microondas.
La patente alemana DE4220623 plantea la
desvulcanización de triturado de neumáticos usados con bacterias
como Thiobacillus oxidans, Thiobacillus ferrooxidans y
similares. En la patente española ES2086468 se emplean
Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans y/o
Thiobacillus thioparis.
La patente internacional WO2004/087799 divulga
la activación superficial y/o desvulcanización superficial de
partículas de caucho, por la acción de bacterias mesófilas o enzimas
derivadas de las mismas. Se trata de bacterias que utilizan y/o
reducen azufre, en concreto Desulfuromonas thiophila,
Desulfuromonas palmitatis, Sulfurospirillum deleyianum o
Desulfuromonas acetoxidans. US5597851 se refiere a la
utilización de microbios tiófilos o enzimas procedentes de los
mismos, para la desvulcanización superficial de caucho. Las
bacterias se seleccionan entre Thiobacillus ferrooxidans,
Thiobacillus thiooxidans, Rhodococcus rhodochrous y
Sulfolobus acidocaldarius.
En el documento DE19728036 se emplea
Thiobacillus ferrooxidans, Thiobacillus thiooxidans,
Thiobacillus thioparus, Thiobacillus novellus, Sulfolobus
acidocaldarius, Sulfolobus brierley, Acidanus acidaus,
Rhodococcus rhodochrous o Pseudomonas putida para
la activación y modificación de la superficie de partículas de
caucho vulcanizado.
En la patente JP2003250526 se propone una nueva
bacteria (Enterobacter cloacae MOE-1) para la
descomposición de caucho natural o
estireno-butadieno. En JP1096230 se emplea
Xanthomonas NR-35Y (FERM 9640).
En JP2004131643 se plantea la descomposición de
productos que contienen caucho natural, como neumáticos usados,
mediante actinomicetos del género Nocardia. El documento
JP2006182952 se refiere a la obtención de polvo de caucho apto para
ser reutilizado, que se obtiene por tratamiento de la superficie de
caucho triturado con Nocardia actinomyces cepa
BS-HA1 (FERM P-19378). En
JP2006180822 también se describe dicha cepa. En JP2006180794 se
describe la cepa Nocardia BS-TAI (FERM
P-19379) y su utilidad para degradar caucho. De
acuerdo con JP11060793, la biodegradación de caucho duro, como el
procedente de neumáticos, se lleva a cabo con actinomicetos del
género Nocardia, preferentemente de la cepa
Rd-Cm o una variante, específicamente depositada
como FERM P-16338. En US5854058 también se emplea el
género Nocardia, cepa NR-35A. Esa misma cepa
de Nocardia y Rhodococcus NR-26S, se
utilizan en JP61085193 y JP60072934 para degradar polímeros de
isopreno, naturales o sintéticos. Nocardia
(NR-35A) y Rhodococcus también se utilizan en
JP2076575 para la descomposición de caucho. JP54055778 propone el
uso de Pseudomonas cepa
AT-S-1 y Nocardia cepa
AT-S-3.
La solicitud europea EP1454942 emplea una cepa
WU-YSO5 de Pseudonocardiaceae para producir
rugosidades en la superficie de caucho pulverizado. Esta bacteria
también se emplea en JP2003231118. Rhodococcus rhodochrous
ATCC 53968 se utiliza en EPO441462 para la ruptura de enlaces
carbono-azufre, por ejemplo en el reciclado de
caucho. Esa bacteria y/o Bacillus sphaericus ATCC 53969 se
pueden utilizar según EP0562313 y US5358869, con el mismo fin.
La solicitud PCT WO2004/076492 propone utilizar
actinomicetos, p. ej. de los géneros Corynebacterium,
Rhodococcus, Nocardia, Gordonia, Tsukamurella, Dietzia y
Mycobacterium. En especial, se utiliza Gordonia
desulfuricans SG213E para biotratamiento de caucho natural o
sintético.
Las patentes que se refieren a la utilización de
hongos para el tratamiento de cauchos, naturales o vulcanizados, son
mucho más escasas. Sólo JP2004099738 propone tratar caucho
vulcanizado natural o sintético con hongos de la podredumbre de la
madera, como p. ej. Ceriporiopsis subvermispora (FP 90081) y
Dichomitus squalens (CBS 482.84). Por otra parte,
JP2006152237 y JP2005232347 utilizan enzimas aisladas de hongos de
la podredumbre de la madera, para la descomposición de caucho
vulcanizado.
Con el procedimiento que se presenta en esta
patente se consigue la biodegradación de un triturado heterogéneo
de neumáticos comerciales usados por medio del hongo
Paecilomyces lilacinus IMI 117109.
Para llevar a cabo la degradación citada
anteriormente del triturado de neumático usado se ha ideado un
procedimiento de biodegradación en el cual se cultiva el hongo en un
medio líquido de sales minerales en el que el material triturado
constituye la única fuente de carbono para el microorganismo.
Previamente a la incubación del triturado de
neumático con el hongo, se lleva a cabo un lavado del triturado en
unas determinadas condiciones de relación peso de triturado/volumen
de agua estéril utilizada, temperatura, agitación y tiempo. Este
lavado permite la eliminación de restos orgánicos y microorganismos
contaminantes que pudieran interferir o desplazar la reacción de
biodegradación.
A continuación se realizan cultivos del hongo en
un medio líquido de sales minerales y sin fuentes de carbono. De
esta manera se asegura que los únicos nutrientes que pueden ser
metabolizados por el hongo son los compuestos poliméricos que forman
mayoritariamente el triturado de neumático.
El cultivo del hongo en el triturado de
neumático con el medio de sales minerales se realiza en dos fases:
en la primera se realiza un cultivo en medio líquido, con un exceso
de medio y agitación. Esta fase es necesaria para la activación y
correcta distribución del hongo en el triturado. En la segunda fase
se retira el exceso de medio líquido, quedando un cultivo
sólido-húmedo estático, en el que continúa
desarrollándose el hongo sobre el triturado.
El desarrollo fúngico es una señal inequívoca
del proceso de biodegradación que está teniendo lugar en el
triturado de neumático.
El procedimiento descrito también puede ser
eventualmente aplicado a otros microorganismos, como otros hongos e
incluso bacterias siempre que posean las capacidades metabólicas
necesarias para la degradación del triturado de neumático, y
adaptando las condiciones del proceso a la fisiología particular de
los microorganismos a considerar.
El triturado de neumático utilizado para la
realización de este procedimiento es de granulometria 3 < x <
4 mm, procedente de diversos neumáticos usados de composición
comercial, todos ellos basados en una matriz polimérica de caucho
natural o sintético entrecruzada por puentes disulfuro en su
vulcanización.
La primera parte del procedimiento consiste en
la preparación del triturado de neumático que se usará corno
sustrato de la biodegradación. Se lleva a cabo un lavado del
triturado en las siguientes condiciones: relación peso de
triturado/volumen de agua estéril utilizada de 0,25 (50 g de
triturado por cada 200 mL de agua) en matraces Erlenmeyer de 250
mL. Estos se incuban a 50ºC y 140 rpm durante 24 h en un agitador
orbital (Lab-Line® Orbit
Environ-Shaker. Lab-Line
Instruments, Inc., Melrose Park, ILL, USA). Se lleva a cabo este
proceso dos veces.
Por medio de este procedimiento se realizan
cultivos en matraces Erlenmeyer de 250 mL. El medio de cultivo
utilizado es MSB (Mineral Salts Broth; Zaborski y cols., 2006,
Polimery, 51 (7-8): 534-538). Como
inóculo se utilizan 6 tacos extraídos con Tranfertubes® (Spectrum
Laboratories, Inc., Rancho Domínguez, CA, USA) de una placa Petri
con el hongo crecido durante 4 semanas. La relación peso de
triturado/volumen de medio utilizada es de 0,4 (10 g de triturado de
neumático por cada 25 mL de medio).
\newpage
Los matraces se incuban durante una semana en un
agitador orbital a 25ºC y con una agitación de 100 rpm. Una vez
transcurrido este tiempo, se retira el exceso de medio y, en
condiciones estériles, se coloca el triturado húmedo en placas
Petri. Estas placas se sellan con cinta de parafina (Parafilm®.
Pechiney Plastic Packaging, Menasha, WI, USA) y se incuban a 25ºC
durante 1 semana. Una vez transcurrido este tiempo se observa
visualmente un claro desarrollo del micelio del hongo sobre el
triturado de neumático húmedo, en el que son claramente
apreciables, por microscopía electrónica de barrido a baja
temperatura, los surcos sobre la superficie del material y las
galerías en su interior, creados por las hifas del hongo en su
crecimiento.
Claims (4)
1. Procedimiento de biodegradación fúngica de
triturado de neumáticos, caracterizado porque comprende dos
fases o etapas de incubación de al menos un hongo degradativo: en
la primera se realiza un cultivo en agitación con al menos un medio
líquido de sales minerales, y en la segunda fase se retira el
exceso de medio líquido, quedando un cultivo
sólido-húmedo estático donde continúa el desarrollo
del hongo sobre el triturado.
2. Procedimiento de biodegradación fúngica de
triturado de neumáticos según la reivindicación 1,
caracterizado porque previamente a las dos fases se realiza
un lavado en agitación con agua estéril en caliente.
3. Procedimiento de biodegradación fúngica de
triturado de neumáticos según las reivindicaciones 1 y 2,
caracterizado porque el hongo degradativo empleado es
Paecilomyces lilacinus IMI 117109.
4. Uso del procedimiento definido según las
reivindicaciones 1 a 3 para la degradación de triturados de
neumáticos y posterior aprovechamiento de los productos de
biodegradación obtenidos.
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