Degradation of pharmaceuticals in sewage sludge by Trametes versicolor

Resumo

Dada la ineficiencia de las plantas de tratamiento de aguas residuales para eliminar completamente los contaminantes orgánicos, los lodos en ellas producidos constituyen una importante fuente de agentes tóxicos. Consecuentemente, la cada vez más popular práctica de aplicar lodos in tierras de uso agrícola resulta en la diseminación de estos microcontaminantes en el ambiente. El presente trabajo describe el desarrollo de una estrategia biotecnológica para la eliminación de contaminantes emergentes en lodos de depuradora, con particular énfasis en compuestos farmacéuticos, y basado en la aplicación de un hongo de la podredumbre blanca (white-rot fungus), Trametes versicolor. Este hongo es conocido por su amplia capacidad degradativa de organocontaminantes. La primera etapa de la investigación describe la evaluación preliminar de la colonización de sistemas de lodos estériles por parte del hongo (fase sólida y suspensión o “slurry”) y la capacidad de degradación de dos drogas terapéuticas modelo (carbamazepina y naproxeno) en dichos sistemas. El desarrollo de una prueba de degradación llamada ND24, diseñada para el monitoreo del estatus metabólico de T. versicolor en procesos de biorremediación en fase sólida es también descrita. A continuación, en una segunda etapa, los tratamientos en fase sólida y bioslurry fueron empleados para la degradación de fármacos, a concentraciones preexistentes, en lodos de depuradora estériles. Esta parte del trabajo fue llevada a cabo en condiciones estériles para demostrar que la eliminación se debe al hongo y no a las comunidades microbianas presentes en los lodos. En los sistemas de fase sólida (biopilas), una eliminación importante fue observada para todos los agentes terapéuticos detectados, así como una destacable reducción en la toxicidad. Similarmente, la eliminación de fármacos y otros grupos de contaminantes emergentes fue también conseguida en los reactores en “slurry”. Sin embargo, en términos de toxicidad y eliminación, el tratamiento en fase sólida mostró un mejor rendimiento comparado con el bioslurry, razón por la cual, las biopilas fueron posteriormente empleadas para el tratamiento de lodo no estéril. La tercera etapa consistió en la aplicación de T. versicolor en biopilas no estériles para la eliminación de fármacos preexistentes en lodos. Este proceso de bioaumentación fue comparado con la acción de únicamente los microorganismos autóctonos. Mediante técnicas moleculares se pudo dar monitoreo a la colonización y supervivencia de T. versicolor en el proceso y su efecto sobre las comunidades microbianas, paralelo a la degradación de los agentes terapéuticos. En un intento por obtener mayores detalles en el mecanismo de degradación, la transformación de varias sulfonamidas, usualmente encontradas en los lodos y eliminadas por el hongo, fue estudiada en profundidad. Los resultados incluyen la identificación de productos de transformación y la participación de algunas enzimas. El uso de un reactor de lecho fluidizado con pellets de T. versicolor para la eliminación simultánea de tres sulfonamidas es también descrito.