F. YONNI, H. FASOLI, M. GIAI, H. ÁLVAREZ
Estudio de la biodegradabilidad y ecotoxicidad sobre colorantes textiles
Hig. Sanid. Ambient. 8: 331-334 (2008)




ISSN 1579-1734. Depósito legal GR-222/2002.
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Higiene y Sanidad Ambiental, 8: 331-334 (2008)



Estudio de la biodegradabilidad y ecotoxicidad sobre
colorantes textiles

F. YONNI, H. FASOLI, M. GIAI y H. ÁLVAREZ

Escuela Superior Técnica “Grl Manuel N Savio”. Cabildo 15. (1426). Ciudad Autónoma de
Buenos Aires. Argentina. Telf.: (5411) 47793300. Correo-e: profyonni@yahoo.com.ar




INTRODUCCIÓN

Desde el año 1989, la industria textil fue
catalogada entre las diez principales actividades
generadoras de desechos tóxicos líquidos (EPA-
1990) la mayoría de los cuales tienen como receptor
final el medio acuífero. Dichos desechos tienen gran
variabilidad de componentes y carga contaminante.
Son fuertemente coloreados, deficientes en nutrientes
y con una baja presencia de microorganismos [10].
Estas aguas residuales son generalmente de
naturaleza alcalina, con un elevado valor de demanda
biológica de oxígeno (DBO) y de demanda química
de oxígeno (DQO). Son vertidas a temperaturas
elevadas y pueden llegar a presentar metales pesados
(procesos de teñido y acabado), agentes surfactantes,
humectantes y otras sustancias químicas complejas
provenientes de diversos procesos a saber:
1. Generación de fibras de origen natural
(algodón, lana, seda, etc.) o de fuentes
manufacturadas (poliéster, rayón, nylon, etc.).
2. Producción de hilo para telas tejidas.
3. Preparación, coloración, impresión y acabado
de una tela terminada.
4. Fabricación de un producto final (prenda de
vestir, artículos para el hogar, productos
industriales, etc.).
La generación de agua residual en una industria
textil se estima entre 100 y 140 mL por cada
kilogramo de producto teñido disperso (poliéster) y
entre 125 a 170 mL por kilogramo de producto
coloreado (en forma directa o reactiva) de elevada
toxicidad, algunos de los cuales, son sustancias
carcinógenas y mutágenas [11].
Por muchos años, el método empleado para tratar
dichos efluentes fue la aplicación de hipoclorito de
sodio. Esta práctica no asegura la presencia de un
efluente libre de contaminantes ya que los compues-
tos aromáticos pueden reaccionar con el hipoclorito
de sodio generando derivados policlorados no
biodegradables, que resultan tanto o más tóxicos que
sus precursores. Para evitar esta problemática en los
últimos años se han desarrollados técnicas de
tratamiento de efluentes que utilizan microor-
ganismos en alguna de las etapas del
proceso.
Los primeros trabajos que vin-
culan la eliminación de compuestos
contaminantes mediante la actividad
de ciertos microorganismos, se remi-
ten a comienzos del siglo XX [12]. En
éstos se observó que las parafinas
(CnH2n+2) y el anillo de benceno pue-
den ser utilizados como fuente de
carbono de algunos microorganismos,
eliminándose dióxido de carbono y
agua. Desarrollos posteriores han
demostrado que diversos sistemas
bacterianos pueden ser utilizados para
oxidar gran variedad de compuestos
TABLA 1. Características del agua residual de la industria textil
Proceso Propósito Compuestos presentes en el efluente textil
Directo y
Reactivo
Coloración
del algodón
Coloración azul o verde (sales de cobre),
agentes surfactantes, antiespumantes,
secuestrantes, agentes niveladores y
retardadores. Diluyentes, ácido acético,
fijadores.
Disperso Coloración
de poliéster
Colorantes, ácido acético, EDTA, fosfatos,
transportadores (benzoato de metilo,
benzoato de fenilo), lubricantes,
diluyentes, hidróxido de sodio, hidrosulfito
de sodio.
Impresión Rayón Soluciones de urea

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con punto de ebullición mayor a 60°C como pueden
ser sales de ácidos grasos, sales de ácidos orgánicos,
glucosa, sacarosa, glicerina, peptona, alcoholes, cau-
cho, celulosa, etc. Sin embargo en los años veinte,
Lyman y Langwell [13] han observado algunas limita-
ciones en la degradación bacteriana de ciertos com-
puestos celulósicos, encontrando que determinadas
bacterias necesitan de un tratamiento previo de
activación.
Si bien en la actualidad se ha generalizado el uso
de sistemas bacterianos para el tratamiento de
efluentes con elevada carga orgánica, su uso en forma
masiva presenta cierta dificultad cuando se intenta
oxidar hidrocarburos poliaromáticos de cinco o más
anillos bencénicos, debido a la baja biodisponibilidad
que presentan estos compuestos al ataque bacteriano.
Ante esta dificultad se comienza a centrar la atención
en otros microorganismos. En 1925, Heukelekian y
Waksman [14] estudiaron la capacidad de hongos del
suelo, Trichoderma y Penicillium, de degradar la
celulosa a dióxido de carbono, empleando el grupo
NH4+ como fuente de nitrógeno.
La mayoría de los tratamientos de efluentes
líquidos que contienen colorantes sintéticos, y que se
consideran eficientes, utilizan técnicas fisicoquí-
micas, tales como adsorción, oxidación química,
precipitación, fotodegradación o filtración por
membrana [1, 2]. Estas técnicas presentan para su
utilización en industrias de pequeña a mediana
producción serias restricciones por no ser
consideradas métodos económicamente factibles por
sus altos costos [3, 4]. Esto ha dado lugar a considerar
el uso de sistemas bacterianos para el tratamiento de
efluentes textiles logrando en algunos casos
transformar determinados colorantes a productos no-
coloreados [5, 6].
Sin embargo la mayoría de los colorantes sintéticos
son considerados compuestos xenobióticos que se
caracterizan por presentar características recalci-
trantes a los procesos biodegradativos por lo que los
efluentes que los contienen provocan severa
contaminación de los cuerpos de aguas donde son
descargados [7]. Es por ello que, durante los últimos
años se ha investigado el uso de varias especies de
hongos ligninoliticos como una herramienta a ser
utilizada para degradar colorantes sintéticos por
acción de sus sistemas enzimáticos extracelulares,
ligninasas, peroxidasas o lacasas logrando en algunos
casos mineralizarlos totalmente [8].
Dentro de esta línea de investigación, este tra-
bajo sostiene la hipótesis de que la cepa Bjerkandera
sp. BOS55 posee una potencial capacidad para
degradar colorantes textiles resistentes al ataque
bacteriano y que los productos generados en su
decoloración disminuyen la ecotoxicidad del sistema.

MATERIAL Y MÉTODOS

Para el presente trabajo Bjerkandera sp. cepa
BOS55 (ATCC 90940) fue cedida por el Departa-
mento de Ingeniería Química de la Universidad de
Santiago de Compostela (España). La misma fue
mantenida a 4º C en cápsulas de Petri en medio
Peptona-Extracto de Malta y transferida para su
posterior uso a cápsulas de Petri con medio de cultivo
Glucosa-Extracto de Malta. Las cápsulas fueron
incubadas en estufa a 26º C durante 7- 13 días.


TABLA 2. Medio de cultivo Malta -Glucosa
Extracto de malta MERCK ® 15,0 g
Agar nutritivo MERCK ® 3,5 g
Glucosa anhidra MERCK ® 10,0 g
Agua destilada c.s.p. 1,0 L

Luego de incubar para su crecimiento homogé-
neo, se utilizó como inóculo para los ensayos de
decoloración, un cilindro plug de Bjerkandera de 5
mm de diámetro.
Para determinar la degradación de los colorantes
se empleó medio nutritivo limitado de nitrógeno (se-
gún Tien y Kirk [9]), que contiene glucosa, tartrato de
amonio (2,2 mM), acetato sódico (24 mM), 100 mL
de medio mineral BIII y ajustando el pH a 4,5. Final-
mente se añaden 10 mL de tiamina 200 ppm filtrada.
Se colocan en frascos de 100 mL alícuotas de 10
mL de medio nutritivo contaminado con cada colo-
rante (previamente esterilizado en autoclave) y se
inocularon los cilindros plug de Bjerkandera sp. cepa
BOS55 (ATCC 90940), se incubó en condiciones
estáticas en estufa, bajo presión atmosférica y a 26º C
durante 7- 13 días.
Los colorantes utilizados (cedidos por la firma
comercial Anilinas RIEGER S.A.) fueron negro
directo 38 y rojo ácido 114 ambos con probadas

FIGURA 1. Bjerkandera sp. en estado natural.

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características carcinogénicas (Chemical Sampling
Information- U.S. Departament of Labor).
Su decoloración se cuantificó durante 14-18 días
(desde la incubación del sistema: día 0) sobre una
alícuota de 0,2 mL de muestra contaminada la que se
diluyó 1:5 y se cuantificó por espectrometría ultra-
violeta/visible (SHIMADZU ® MultiSpec-1501)
trabajando a longitudes de onda de 503 y 439 nm
para el colorante rojo ácido 114, y de 504 y 369 nm
para el colorante negro directo 38.

TABLA 3. Medio Mineral BIII según Kirk
y Tien
K2HPO4 20,0 g
MgSO4 5,0 g
CaCl2 1,0
Solución de elementos trazas (*) 100 mL
Agua destilada esterilizada csp. 1000 mL
Mgso4 3,0 g
Mnso4 0,5 g
NaCl 1,0 g
FeSO4.7H2O 0,1 g
CoCl2 0,1 g
ZnSO4.7H2O 0,1 g
CuSO4 0,1 g
H3BO3 0,01 g
Na2MoO4.2H2O 0,01 g
AlK(SO4)2.12H2O 0,01 g
Nitrilotriacetato 1,50 g
Agua destilada esterilizada csp. 1000mL
(*) Elementos trazas (por litro)

La evaluación de la ecotoxicidad de los medios
contaminados con colorantes, con y sin degradar, se
cuantificaron a través de la DL50 a 24 horas (Método:
Trimmed-Spearman-Karber /Montana State Univer-
sity) de Artemia salina trabajando con alícuotas de 10
mL en tubos de ensayo y por cuadruplicado, con
cinco (5) individuos por tubo.

TABLA 4. Dosis Letal 50 (DL50) con
Artemia salina
Tipo de Medio Antes de
siembra
(dilución)
Después
de 14 días
(dilución)
Medio nutritivo sin
contaminar (blanco)
1:10 1:10
Medio contaminado
con negro directo 38
1:100 1:20
Medio contaminado
con rojo ácido 114
1:100 1:30


RESULTADOS

Las Figuras 5 y 6 muestran la variación de absor-
bancia en función del tiempo para el colorante rojo
ácido 114 (503/439 nm) y para el negro directo 38
(504/369 nm) respectivamente y a las longitudes de
onda ensayadas.
La dosis letal 50 (DL50) con Artemia salina ensa-
yada sobre el sistema del medio nutritivo contamina-
do con los colorantes antes y después de 14 días de
decoloración por Bjerkandera sp. cepa BOS55
(ATCC 90940) arrojó los resultados expresados en la
tabla 4.

CONCLUSIONES

El análisis de los valores cuantificados
(mostrados en las Figuras 5 y 6 y en la Tabla 4)
permiten concluir que se verifica la hipótesis de que
la cepa Bjerkandera sp. BOS55 posee capacidad para

FIGURA 2. Estructura química del negro
Directo 38



FIGURA 3. Estructura química del rojo ácido
114



FIGURA 4. Artemia salina

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degradar colorantes textiles resistentes al ataque
bacteriano y que los productos generados en su
decoloración disminuyen la ecotoxicidad del sistema.
Además se encontró que, Bjerkandera decoloró más
rápidamente el medio contaminado con rojo ácido
114 que al medio contaminado con negro directo 38 y
que ambos medios contaminados con colorantes, una
vez decolorados, resultaron considerablemente menos
tóxicos que los sistemas originales; y el sistema
contaminado con negro directo 38 decolorado resultó
levemente menos tóxico que el contaminado con rojo
ácido 114.

BIBLIOGRAFÍA

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Paraffinöl und Paraffin als Kohenstoff – und
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1923, 279-287.
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nitrogen transformation in the descomposition of
cellulose by filamentous fungi”, J. Biol. Chem.
66, 1925, 323-342.


Medio contaminado con Rojo Acido 114
0
0,5
1
1,5
2
2,5
0 2 4 6 8 10 12 14 16
días
va
ria
ci
ón
d
e
ab
so
rb
an
ci
a

FIGURA 5. Decoloración del rojo ácido 114


Medio contaminado con Negro Directo 38
0
0,2
0,4
0,6
0,8
1
1,2
1,4
0 2 4 6 8 10 12 14 16
días
va
ria
ci
ón
d
e
ab
so
rb
an
ci
a

FIGURA 6. Decoloración del negro directo 38