MX2011008329A - Mezcla a base de microorganismos para biorremediacion y bioaumentacion, proceso de elaboracion y su uso. - Google Patents

Abstract

Se presenta a protección el proceso de elaboración de una mezcla para biorremediación que contiene harina de nixtamal y una composición a base de bacterias del género Bacillus. Esta mezcla se usa con fines de biorremediación y bioaumentación que impliquen la degradación para descontaminación de compuestos; además, elimina los malos olores, coliformes fecales y disminuyen el contenido de lípidos, almidón y proteínas presentes en aguas contaminadas o superficies sólidas expuestas al aire y provistas de humedad, así como para la degradación de celulosa en suelos y aditivo de fertilizante.

Description

MEZCLA A BASE OE MICROORGANISMOS PARA BIORREMEDIACIÓN Y BIOAUMENTACIÓN, PROCESO DE ELABORACIÓN Y SU USO OBJETO DE LA INVENCIÓN El objeto de la presente invención es proporcionar un proceso de elaboración de una mezcla a base de microorganismos para su uso en biorremediación y bioaumentación de aguas residuales o de superficies contaminadas. Esta mezcla degrada materia orgánica contaminante, eliminando los malos olores, coliformes fecales y disminuyendo el contenido de lípidos, almidón y proteínas presentes en aguas contaminadas o superficies sólidas expuestas al aire y provistas de humedad.

Esta mezcla para biorremediación y bioaumentación representa una forma natural y muy económica de degradar materia orgánica de desecho utilizando bacterias saprófitas en altas concentraciones y de fácil producción y manejo.

ANTECEDENTES La presente invención pertenece al campo de las composiciones para biorremediación y bioaumentación de aguas residuales y de superficies contaminadas con materiales putrescibles. Principalmente para aguas residuales urbanas o mixtas (pequeña industria) que incluyen: aguas negras, aguas grasas y aguas de lavado.

Por lo general son las aguas negras y las grasas las que causan mayores molestias a las comunidades que día a día coexisten en zonas con sistemas de drenaje insuficientes o en zonas semi urbanas dónde en lugar de éstos se utilizan fosas sépticas, letrinas, microplantas o plantas de oxidación. En ambas zonas el tratamiento eficiente y seguro de aguas residuales se vuelve indispensable ya que se corre el riesgo de que las aguas residuales contaminen aguas subterráneas, las cuales en algunos casos son fuente de agua potable; pueden causar enfermedades e infecciones en personas o animales; de la misma manera, un sistema con falla o falta de mantenimiento puede emitir malos olores u obstruir ductos y tuberías, además el tratamiento de aguas no será el más eficiente. Posterior al tratado parcial de las aguas residuales, éstas son vertidas nuevamente a los suelos, ríos y mares.

En la actualidad muchos sistemas utilizados para el tratamiento de aguas residuales dependen de microorganismos que viven en los sedimentos de las plantas de tratamiento de las aguas residuales. Estos microorganismos dispersan los sólidos orgánicos y descomponen varios de sus componentes.

El proceso de la bioaumentación consiste en la proliferación de los inoculantes de forma que se prolonga su acción, pero eso depende de la presencia de nutrientes adecuados para ese fin. Por eso se requiere una complementación nutritiva, junto con la adición de los inoculantes; especialmente si los microorganismos están adheridos a un soporte que actúa como agente dispersante y nutritivo a la vez.

Se tienen múltiples antecedentes del cultivo de bacterias del género Bacillus obtenidas por fermentación en fase sólida con el fin de producir enzimas y/o metabolitos que después deben ser purificados del sistema de fermentación. Por ejemplo: Bruno et al. en 1995 protegieron en la patente americana US 5'464,766, el uso de un producto compuesto de bacterias saprófitas de este género, las cuales fueron obtenidas por medio del cultivo sumergido y posteriormente fueron liofilizadas. El producto seco fue mezclado con sales y reforzado con enzimas comerciales de origen bacteriano o fúngico para el tratamiento de cuerpos de agua contaminados con residuos orgánicos. Comparado con la presente invención, el proceso de liofilización de este producto representa un costo elevado en equipo y energía.

Vandenbergh er. al. en el 2000, describen en la Patente aericana US 6?68.774, el uso de un sobrenadante proveniente del cultivo en medio líquido de cepas de Pseudomonas sp. en suspensión para el control del olor fecal generado en granjas de crianza de pollos. Esta invención se basa en la producción de biosurfactantes por parte de Pseudomonas crecidos en medio líquido que al final de la fermentación se centrifuga y se mezcla con sales y urea. Esta mezcla líquida por ende requiere de un mayor número de pasos en el procedimiento de obtención, así como de componentes para enriquecer los microorganismos a diferencia de la presente invención.

En el documento USWO2003/071874A1 Zahn ef al. en el 2005, establecen una mezcla de bacterias del género Bacillus producidas por fermentación en fase sólida a cuya matriz (salvado de centeno) agregan urea, levaduras y fosfatos, obteniendo, como máximo, 2 x 109 unidades formadoras de colonia por gramo de sustrato (UFC /g). Este producto es usado para control de algas en lagos y lagunas artificiales. Se destaca que dicha mezcla presenta una concentración menor a la que se obtiene en la mezcla de la presente invención.

En todos los trabajos anteriormente mencionados referentes al cultivo de bacterias a bajo costo, se adicionaron fuentes de nitrógeno, sales y otros componentes para sostener el crecimiento de los microorganismos.

La técnica de FMS (Fermentación en Medio Sólido) ha sido utilizada por numerosos investigadores para enriquecer el contenido proteico de sustratos agrícolas destinados a la producción de otros metabolitos primarios y secundarios (Ruossos S. y Perraud-Gaime, I. 1996 Fisiología y Bioquímica de Microorganismos utilizados en procesos de fermentación en medio sólido).

Las principales desventajas de las composiciones actuales previamente patentadas y producidas por FMS de bacterias son: a) Que en ocasiones, es necesario separar por diversos métodos las enzimas o los metabolitos del sustrato donde se llevó a cabo la fermentación para después ser mezclados con los soportes finales del producto microbiano; y b) En otros casos, se debe complementar el sustrato con sales y diversas fuentes de nitrógeno para sostener el crecimiento microbiano.

BREVE DESCRIPCIÓN DE LAS FIGURAS La figura 1 muestra un diagrama con las diferentes etapas del proceso de obtención de la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático que contiene un sustrato orgánico biodegradable y poroso, bacterias saprofitas del género Bacillus en estado vegetativo, enzimas líticas y esporas.

La figura 2 muestra un diagrama del proceso de dilución o mezclado de la Composición con alto contenido bacteriológico y enzimático en el diluyente para obtener un producto comercial útil para su aplicación directa en biorremediación y bioaumentación.

La figura 3 muestra la vista inferior de una caja petri con un cultivo de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, sometida a crecimiento en agar complementado con almidón, donde se observan los resultados obtenidos a partir de la prueba bioquímica de amilasa. El área teñida u oscura, corresponde a I área del almidón residual mientras que el halo claro indica la actividad enzimática (amilasa) sobre el almidón contenido en el medio de cultivo.

La figura 4 muestra la vista inferior de una caja petri con un cultivo de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, sometida a crecimiento en agar complementado con leche, donde se observan los resultados obtenidos a partir de la prueba bioquímica de proteasa.EI halo menos colorido es el resultado de la actividad enzimática de (proteasa) sobre la proteína contenida en el medio de cultivo.

La figura 5 muestra la vista inferior de una caja petri con un cultivo de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, sometida a crecimiento en agar complementado con aceite de oliva, donde se observan los resultados obtenidos a partir de la prueba bioquímica de lipasa. El halo fluorescente (ligeramente colorido) es el resultado de la actividad enzimática (lipasa) sobre la grasa contenida en el medio de cultivo.

La figura 6 muestra, a manera de ejemplo, el esquema de un sistema donde es usada la mezcla para biorremediación y bioaumentación. El número (1 ) de la figura, señala la tubería de la residencia que conecta a un depósito de agua, marcado con el número (2), en el cual se llevará a cabo el proceso de bioremediación y bioaumentación.

DESCRIPCIÓN DETALLADA DE LA INVENCIÓN La presente invención hace referencia a una mezcla útil para biorremediación y bioaumentación que, mediante el proceso de biorremediación, mejora la calidad de aguas residuales y de superficies sólidas contaminadas con materiales putrescibles, es decir, materia que se pudre y produce mal olor. De manera específica esta mezcla degrada almidón, proteínas y lipidos, además disminuye el mal olor y el número de coliformes fecales y en general reduce el contenido de los sólidos volátiles.

La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación que se presenta a protección comprende: un diluyente y una composición con alto contenido bacteriológico y enzimático. Esta última, contiene bacterias en fase vegetativa, sus esporas y algunas de sus enzimas líticas adheridas a un sustrato orgánico (b). Siendo el sustrato orgánico, un material biodegradable, con alto contenido de fibra, que no gelatiniza (bajo contenido de almidón), con una estructura porosa como por ejemplo, pero sin limitar, cascarillas o salvados de cereales como trigo, arroz, sorgo, mijo, avena, cebada, etc., o bien, fibra de coco, etc. Este sustrato puede ser preferentemente pero sin excluir, salvado de trigo que se caracteriza por tener aproximadamente los siguientes componenetes por cada 100 g: Vitamina K 131 ug, vitamina B6 1.3 mg, B5 2.18 mg, B3 18.28 mg, B2 0.58 mg, B1 0.52 mg, B9 79 ug, 3.32 mg de vitamina E, magnesio 61 1 mg, Zinc 7.27 mg, potasio 1 182 mg, fibra 42.4 mg, hierro 10.5 7mg, Entre las propiedades nutricionales del salvado de trigo cabe también destacar que tiene los siguientes nutrientes: 15.55 g de proteína, 73 mg de calcio, 21.72 g de carbohidratos, 2 mg de sodio, 4.25 g de grasa, 0.09 g de azúcar. El diluyente por su parte, cumple una triple función en la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, pues además de servir para obtener el número deseado de bacterias por gramo de mezcla para su uso comercial, por su alto contenido de almidón sirve como floculante y, finalmente, como complemento nutritivo o arrancador para sostener el crecimiento de las bacterias en medios poco nutritivos y se selecciona, para fines ilustrativos, que no limitativos, de entre harinas como la de maíz nixtamalizada, de arroz, de trigo, de cebada, de centeno, de avena, de yuca, de papa, etc.

En la presente invención, la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático está caracterizada porque utiliza un sustrato sólido (b) de tipo biodegradable y en el que se inoculan bacterias saprófitas del género Bacillus. El sustrato inoculado, es fermentado bajo un proceso aeróbico convencional en fase sólida. Sin embargo, algunos pasos comunes de este tipo de proceso no se requieren en esta invención, como: la separación o la purificación, ya que le restan elementos esenciales a la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático final y aumentan el costo del proceso. Las bacterias transforman el sustrato durante el proceso de fermentación consiguiendo así producir enzimas líticas y esporas, que serán utilizadas ulteriormente para la degradación de materia orgánica presente en aguas residuales o en superficies contaminadas. Finalmente, la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático logra tener mayor eficiencia al ser secada, molida y mezclada con el diluyente biodegradable en polvo que puede ser una harina, preferentemente harina de maíz nixtamalizada, la cual sirve además como arrancador de bajo costo y complemento nutritivo para sostener el crecimiento de las bacterias.

Se presenta para su protección legal una mezcla útil para biorremediación y bioaumentación y el uso de ésta para el tratamiento de agua, suelo y/o superficies sólidas contaminadas con desechos putrescibles que contiene una composición con alto contenido bacteriológico y enzimático con bacterias en estado vegetativo, sus esporas, sus enzimas y el sustrato(b) sólido en el que crecieron. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático se mezcla con un dispersante o diluyente en polvo que puede ser una harina, preferentemente, harina de maíz nixtamalizada. Durante la fermentación, de la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático, las bacterias utilizan los nutrientes provenientes de un sustrato sólido de origen biológico y biodegradable, y durante su crecimiento secretan enzimas líticas, producen esporas y aumentan su número. Al final de la fermentación, la citada composición con alto contenido bacteriológico y enzimático, es secada, molida y mezclada con el diluyente. Los componentes del diluyente sirven para que las bacterias contenidas en la composición arranquen su crecimiento en el lugar de aplicación e inicien la producción de enzimas para degradar proteínas complejas presentes en los sitios contaminados con materiales putrescibles que generan mal olor. Un buen dispersante o diluyente es la harina de maíz cocida con cal (nixtamalizada), que da mayor disponibilidad a los minerales, vitaminas y proteínas que posee, que el maíz crudo (Figueroa ef. al. 1994) Modernización Tecnológica del proceso de Nixtamalización. Avance y Perspectiva. 13:323-329), es un material de fácil acceso y bajo costo en México y muchos otros países.

Una desventaja común de la digestión bacteriana en la disposición de aguas residuales es que es un proceso muy lento, sin embargo, el diluyente además de potencializar el efecto biorremediador sostiene el crecimiento de las bacterias. De esta manera, la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, objeto de la invención, no requiere la adición de sales ni aditivos complejos y caros para sostener el crecimiento bacteriano, una vez que ha sido aplicada para tratamientos de biorremediación ya que el sustrato y el diluyente, son suficientes para que la actividad de las bacterias inicie eficientemente. Lo que hace a esta mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, muy fácil de producir y de bajo costo. La vida de anaquel de esta mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, si se mantiene el producto cerrado al vacío y sin exposición a la luz, es de al menos un año, debido a su proceso de secado lo cual no sucede con los productos líquidos.

El sustrato orgánico de la fermentación es esterilizado con vapor en un autoclave a una presión de 10 a 22 Ib, siendo la preferida de 15 Ib, durante 10 a 20 minutos, de manera preferente 15 min. Después se inocula con las bacterias saprófitas seleccionadas del género Bacillus. Esta composición (B?) comprende mezclas de las especies subtilis, cereus, licheniformis, megaterium, polimixa, thuringensis pero no se descarta el uso de otras especies del mismo género y de otros géneros relacionados. Se usa un sustrato orgánico biodegradable que contenga gran cantidad de fibra y sin grandes cantidades de almidón para que no gelatinice. Además, debe tener una estructura porosa que facilite la aireación forzada que mantiene un flujo constante de oxígeno hacia los microorganismos y ser fuente de nutrientes en el medio para la fermentación sólida. La fase de crecimiento y/o producción se lleva a cabo en este sustrato sólido al colocarlo en un reactor de charolas, en una capa de 1 a 4 cm del sustrato orgánico y se procede a calentar en un rango de temperatura de 28°C hasta 40°C, de manera preferente a 37°C durante 16 horas en el caso de especies como B. cereus hasta 24 horas en especies de crecimiento menos acelerado como B. polimixa dependiendo de la especie. La proporción del sustrato orgánico deberá ser de 20 a 40% con una humedad del 50-75% siendo la humedad óptima de 60% y de un 2 a 10% de inóculo. En esta fase de crecimiento, las bacterias producen enzimas líticas, esporas, además que aumentan en número. En esta fase no se requiere la adición de ningún nutriente ya que el sustrato orgánico provee de todos los nutrientes necesarios para sostener el crecimiento. Después de la fase de crecimiento y/o producción bacteriana, el sustrato contiene las bacterias, esporas y enzimas líticas que secretan durante el proceso. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático se somete a un proceso de secado durante un período 10 a 14 horas por inyección de aire caliente a un rango de temperatura de 45°C a 75°C, siendo la óptima 60°C. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático seca se muele para generar un granulado altamente activo en enzimas y con una gran carga microbiana benéfica que va de 1x109 a 1x1011 UFC por gramo de sustrato, siendo la óptima de 1x1011 UFC por gramo.

En la presente invención, la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático obtenida al final de la fermentación se aplica, de manera preferente, incorporada en el sustrato sólido de utilizado durante la fermentación, es decir, no se requieren procesos de purificación o separación de las bacterias y/o enzimas ya que incluso el material fermentado se convierte en un material adecuado para el almacenamiento y para la aplicación de las bacterias durante el tratamiento de biorremediación y bioaumentación. Otra ventaja es que la formulación del medio de fermentación de esta invención no requiere la adición posterior de fuentes complementarias de nitrógeno ni de sales minerales para su producción ni para mejorar la efectividad de la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático.

De manera preferente, a la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático se le agrega una cantidad tal de diluyente que no disminuya la concentración de bacterias a menos de 1 x 108 UFC por gramo de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, ya que por debajo de esta concentración, se compromete la funcionalidad de las mezclas resultantes que son difíciles de homogeneizar. La concentración máxima para la mezcla mezcla para biorremediación y bioaumentación resultante es de 1x109, lo cual corresponde a una dilución de 99 partes de diluyente y una parte de la composición ya descrita, y puede variar según sea la aplicación y los requerimientos en términos de concentración microbiana, sin que se vea afectado el resultado esperado. Esto permite que la mezcla de bacterias y enzimas se distribuya uniformemente en el fondo y superficie del depósito a tratar.

Modo Preferente de realización En el primer paso para la preparación de la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático que se desea proteger, se siembra en cajas Petri el inóculo del consorcio de bacterias a partir de el crecimiento de colonias aisladas en placa de cada una de las especies a producir en 50 a 100 mi de un medio o caldo rico en nutrientes, que contiene de 0.3 a 0.75% de peptona de gelatina, 0.15 a 0.5% de extracto de carne en agua y se mantiene a un rango de temperatura entre 30°C a 38°C siendo la óptima 34°C, por un período entre 16 a 30 h.

Se esteriliza el sustrato orgánico, con vapor, en autoclave, a una presión de 15 Ib/ft durante 15 minutos.

El sustrato orgánico ya esterilizado se coloca en un reactor de charolas en capas de 1 a 2.0 cm de altura, siendo el óptimo de 1.5 cm, ya que dentro de estos rangos el calor metabólico no aumenta demasiado durante la fermentación y le permite a las bacterias multiplicarse.

A continuación, el sustrato se inocula con una asada del cultivo de bacterias obtenido en el primer paso y se prepara para tener un 30% v/v de salvado de trigo estéril como única fuente de nutrientes, 65% v/v de agua y 5% v/v de inóculo.

Se incuba para su crecimiento a un rango de 28°C a 40°C siendo 37°C la condición óptima durante 16 a 28 h, siendo 24 horas el tiempo óptimo más frecuente. La humedad del lecho se mantiene en rangos de 50 a 75% siendo el óptimo de 60% y el pH de 6 a 8, siendo el óptimo de 7 con una Actividad de Agua (Aw) de 0.99. Una vez completado el periodo de crecimiento, se puede observar una película blanca sobre la superficie del sustrato, que corresponde a las bacterias obtenidas.

El producto obtenido del paso anterior, se somete a un proceso de secado en el mismo homo o incubadora para evitar la contaminación aumentando la temperatura y permitiendo la inducción de aire caliente a razón de 900-1000 mi por minuto en un rango de 55°C a 65°C durante 12 horas. Como resultado de este proceso se obtiene una composición que contiene al sustrato orgánico (salvado de trigo)/células de bacterias del género Bacillus en estado vegetativo, sus esporas y enzimas secretadas.

La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático obtenida es un preparado con elevada actividad enzimática que se puede mezclar con diferentes cantidades de un diluyente qbiue puede seleccionarse, pero sin limitar, entre harina de maíz nixtamalizada, de arroz, de trigo, de cebada, de centeno, de avena, de yuca, de papa, etc. El diluyente permite obtener el número deseado de bacterias por gramo de mezcla útil para biorremediación y bioaumentación para su uso comercial, que puede ser uno o más de los ejemplos presentados en el documento. Otra ventaja que se ha observado es que dicho diluyente actúa como floculante debido a su alto contenido de almidón y provee a los microorganismos cultivados, según el proceso ya descrito, con suficiente materia orgánica nutritiva para el arranque de su crecimiento en medios poco nutritivos y así se puede obtener, según el grado de dilución, una mezcla útil para biorremediación y bioaumentación que finalmente puede contener desde 1 X1010 hasta 1X108 UFC por g de soporte, provistas éstas con un alto contenido de enzimas lipasas, amilasas y proteasas, que son agentes catalizadores para la biorremediación de cuerpos de agua y/o suelos contaminados tales cornos fosas sépticas, letrinas, microplantas o plantas de oxidación, o en cualquier otra actividad biotecnológica para descontaminar superficies sólidas o volúmenes contaminados con materiales biodegradables.

Capacidades de biodegradación de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación.

Para demostrar la acción enzimática de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, se realizaron las pruebas de actividad en placa de: amilasas, proteasas y lipasas.

A partir de estas pruebas se determinaron los índices de degradación de almidón, proteína y lípidos en placa que se obtienen dividiendo el diámetro de la colonia formado por el crecimiento bacteriano entre la suma del diámetro del halo de degradación de las bacterias y el diámetro de la colonia de crecimiento, a este índice se le conoce como índice Pz y entre menor sea el índice Pz mas alta se considera la actividad. Los resultados obtenidos que se muestran en la Tabla 1 , Tabla 2 y Tabla 3 se compararon con la actividad de un control positivo correspondiente a un producto comercial disponible para biorremediación de aguas residuales.

Prueba de Amilasa En la prueba para amilasa (Agar Papa Dextrosa por sus siglas en inglés PDA) se usó extracto de levadura (10 g/L), Agar bacteriológico (15 g/L), Peptona (20 g/L) y Almidón (20 g/L). Se calienta hasta clarificar y esterilizar en una autoclave. El material inoculante se siembra en el centro de placa y se incuba durante 24 a 48 horas a 37°C, después se agrega yodo lugol para teñir el almidón presente en la placa, en caso de haber producción de amilasas se observa un halo del color del agar debido a que el almidón ha sido consumido por acción de las amilasas, donde aún queda almidón sin digerir se tiñe de azul obscuro. El halo alrededor del producto indica degradación enzimática del almidón, lo cual demuestra la capacidad del producto para degradar el almidón. Mientras más extenso sea el halo, mayor es la capacidad del producto de degradar almidón. Ver Figura 3. Con estos resultados se observa que el producto presenta una alta actividad de amilasa y entra en el mismo rango de actividad que el producto control, sin embargo, la materia prima que se utiliza en el producto de la presente invención tiene características específicas que ya se han definido anteriormente, como mayor estabilidad.

Tabla 1 En la tabla 1 R significa repetición y AC significa actividad.

Prueba de Proteasas En la prueba para proteasas (Agar Leche) se usó Agar base nitrogenado (por sus siglas en inglés YNB) común (1.7 g/L), Fosfato de sodio di básico 1 M (46 ml/L), Fosfato de sodio monobásico (37 ml/L), Agar bacteriológico (15 g/L) y Leche (500 ml/L). Se mezclan los primeros tres ingredientes, se ajusta a pH 7 y se agrega el agar, aforar a 500 mi., se esteriliza en autoclave, se deja enfriar hasta que se iguale la temperatura con la leche (55°C), mezclando y agitando vigorosamente para sembrar en placa. Para realizar la prueba, se siembra en el centro de la placa y se incuba de 24 a 48 horas a 37°C, después de eso en caso de haber producción de proteasas aparecerá un halo de degradación, el cual será translúcido y se podrá observar ya sea a simple vista o a contraluz. El halo translúcido alrededor del producto indica degradación enzimática de la caseína. Mientras más grande sea el halo más extensa es la capacidad del producto de degradar las proteínas. Ver Figura 4.

Tabla 2 Prueba de Lipasas En la prueba para lipasas (Agar de Oxidación de Rodamina por sus siglas en inglés AORod) se usó Agar LB (37 g/L), Solución Rodamina B (1 mg/ml) (10 ml/L) y Aceite de oliva (40 ml/L). Se mezclan el Agar LB con la solución de rodamina y se esteriliza en autoclave, después se agrega el aceite de oliva y se agita vigorosamente hasta formar una mezcla uniforme, se coloca rápidamente en placas para evitar que el aceite se separe del resto de la solución. Se siembra en el centro de la placa y se incuba de 24 a 48 horas a 37°C, después de eso se observa con luz a 260 nm, la presencia de fluorescencia confirma la presencia de lipasas. El halo fluorescente indica degradación enzimática de la grasa (lípido). Mientras más extenso sea el halo mayor es la capacidad del producto de degradar las grasas. Ver Figura 5 Tabla 3 En cuanto a la variabilidad de la actividad de proteasas, lipasas y amilasas de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación a proteger, ésta se determinó al calcular el índice Pz, el halo de degradación en un medio complementado con leche descremada, aceite de oliva o almidón; según el caso, mediante repeticiones (No. 1 , No. 2 y No. 3) de cada una de las pruebas y su comparación con un producto comercial con base en bacterias (control +) utilizado en biorremediación. Como se puede observar, en las tablas 1 , 2 y 3, la capacidad de degradación de proteínas de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación a proteger iguala la capacidad del producto comercial; en el caso de las grasas, la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación supera al producto comercial y, en el caso del almidón, la capacidad de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación es bastante cercana a las capacidades del producto comercial.

Para la mejor comprensión del invento, se hace la descripción de algunas de las modalidades de uso de la misma, con fines ilustrativos, más no limitativos.

Ejemplo 1 : Tratamiento de agua residencial. La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación se utiliza para eliminar el olor fecal, eliminar conformes fecales, grasas y sólidos suspendidos volátiles en aguas residuales residenciales cuando esta no cuenta con sistema de drenaje. Se dosifica lo equivalente a un rango de 4 X 109 a 5 X 109 UFC/g de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación en la tasa del baño de la residencia y se conecta la tubería (1 ) de la residencia a un depósito de agua (2) que corresponda a tres veces el volumen de gasto de agua de la residencia para asegurar al menos un día de retención del agua con la composición, como se puede observar en la Figura 6. El contenido del depósito en comparación con un control no tratado no presenta proliferación de conformes fecales ni mal olor, además se reducen sus sólidos suspendidos. El caso, objeto de este ejemplo, tiene un año de funcionamiento y al momento no se ha requerido la extracción de lodo de la fosa séptica, cuando antes se requería limpiarla de sedimentos, cada 4 meses. El agua que se obtiene de la fosa séptica, después de 2 días de residencia, es un agua gris con altos contenidos de nitrógeno y sin malos olores. La dosificación de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación ya mencionada, se aplica cada dos a cuatro días considerando un depósito de 2 m3, dependiendo de la inspección física que se haga al depósito, de manera que se mantengan las características de agua gris sin malos olores.

Ejemplo 2 : Restauración de Microflora de lodos en sistemas de tratamiento de lodos activados. En un caso donde por derrame de cloro se eliminaron accidentalmente los microorganismos de una planta de tratamiento con lodos activados, se utilizó esta mezcla útil para biorremediación y bioaumentación a razón de 100 ppm y se restauró la función oxidativa natural del sistema.

Ejemplo 3: Tratamiento de mal olor en Letrinas. Agregamos la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación a razón de 100 g a la semana en una letrina de uso de 6 personas y se eliminó el mal olor, en 8 días. Además, la capacidad de la letrina aumento al doble ya que la presente mezcla para biorremediación licúa las heces fecales y acelera su degradación de manera natural.

Claims (28)

REIVINDICACIONES Habiendo descrito de manera suficiente la invención, se considera como una novedad y por lo tanto, se reclama como propiedad exclusiva lo contenido en las siguientes reivindicaciones:

1. Proceso para la obtención de una composición con alto contenido bacteriológico y enzimático útil para biorremediación y bioaumentación que comprende las siguientes etapas: a. Preparación del Inoculo.- Preparar un inóculo en un medio rico en nutrientes a partir de una asada de bacterias creciendo en colonias en cajas Petri aisladas, utilizando un rango de temperatura de entre 30°C hasta 38°C por un período de 16 a 30 horas (h). b. Esterilización del sustrato.- El sustrato orgánico se esteriliza en un autoclave, con vapor, a una presión de 10 a 22 Ib/ft durante un período de 10 a 20 minutos. c. Fermentación.- El sustrato orgánico se coloca en un reactor de charolas, en una capa de 1 a 4 cm del sustrato orgánico y se inocula con las bacterias saprófitas en estado vegetativo resultado del paso a., en un rango de temperatura entre 28°C y 40°C durante un rango de tiempo desde 16 h hasta 24 h. d. Secado.- Secar la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático producto del paso anterior c. mediante inducción de aire caliente a razón de 900 mi a 1000 mi por minuto en un rango de temperatura desde 45°C hasta 75°C durante 10 a 14 horas. e. Molienda.- Moler la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático producto del paso anterior cí. hasta obtener una composición homogéneamente distribuida.

2. Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque la temperatura óptima del paso a. es 34°C.

3. Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque la fermentación del paso c. se realiza con una altura óptima de la capa del sustrato orgánico de 1.5 cm, la temperatura óptima es de 37°C por un tiempo óptimo de 24 h.

Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque el sustrato orgánico del inciso c. es un material biodegradable, con alto contenido de fibra, que no gelatiniza (bajo contenido de almidón), con una estructura porosa como por ejemplo, pero sin limitar, cascarillas o salvados de cereales como trigo, arroz, sorgo, mijo, avena, cebada, etc., o bien, fibra de coco, etc.; de manera preferente se utiliza salvado de trigo.

Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque el material utilizado en la fermentación del inciso c. tiene una proporción de 20-40% v/v de sustrato orgánico estéril como única fuente de nutrientes, 50-75% v/v de agua estéril y 2-10% v/v de inóculo.

Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque el material utilizado en la fermentación del inciso c. tiene una proporción óptima de 30% v/v de sustrato orgánico estéril como única fuente de nutrientes, 65% v/v de agua estéril y 5% v/v de inóculo.

Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque el tiempo óptimo para la incubación del paso c. es de 12 h.

8. Proceso de acuerdo a la reivindicación 1 caracterizado porque la temperatura óptima para el secado del paso d. es de 60°C.

9. Una composición con alto contenido bacteriológico y enzimático obtenida mediante el procedimiento de la reivindicación 1 caracterizada porque comprende: i) Un sustrato orgánico biodegradable y poroso; ii) bacterias saprófitas del género Bacillus en estado vegetativo; iii) enzimas líticas; y iv) esporas.

10. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizada porque el sustrato orgánico del inciso /) puede elegirse, pero sin limitar, entre las cascarillas o salvados de cereales como trigo, arroz, sorgo, mijo, avena, cebada, etc., o bien, fibra de coco, etc.;

1 1. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizada porque el sustrato orgánico del inciso i), de manera preferente, está compuesto por 100% salvado de trigo.

12. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizada porque el sustrato orgánico es inoculado y fermentado con las bacterias saprófitas del inciso ii).

13. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizada porque las bacterias saprófitas seleccionadas del género Bacillus para el inciso /'/ son preferentemente: subtilis, megaterium, cereus, polimixa y thuringensis.

14. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizada porque las enzimas líticas y las esporas de los incisos iii) y iv) se refiere a las mismas obtenidas durante la fermentación del sustrato orgánico del inciso i) con las bacterias saprófitas del inciso /'/).

15. La composición con alto contenido bacteriológico y enzimático de acuerdo a la reivindicación 9, caracterizada porque las bacterias saprófitas del género Bacillus del inciso ii) se encuentran en una concentración de 1x109 hasta 1 x1011 unidades formadoras de colonia por gramo de composición con alto contenido bacteriológico y enzimático.

16. Una mezcla útil para biorremediación y bioaumentación, caracterizada porque comprende: a. Un diluyente orgánico; y b. Una composición a base de bacterias inoculadas en un sustrato orgánico.

17. La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a la reivindicación 16, caracterizada porque la composición del inciso b. se diluye con el diluyente orgánico del inciso a. desde una proporción de 9 partes de composición por 1 parte de diluyente orgánico hasta una proporción de 1 parte de composición por 9 partes de diluyente orgánico, donde de manera preferente, la mezcla óptima se conforma por 1 parte de la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático y 9 partes del diluyente orgánico.

18. La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a la reivindicación 16, caracterizada porque el diluyente orgánico del inciso a. se puede elegir de entre harinas como la de maíz nixtamalizada, de arroz, de trigo, de cebada, de centeno, de avena, de yuca, de papa, etc; preferentemente, se utiliza harina de maíz nixtamalizada.

19. La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a la reivindicación 16, caracterizada porque la composición con alto contenido bacteriológico y enzimático del inciso b) es la obtenida mediante el procedimiento de la reivindicación 1.

20. La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a la reivindicación 16, caracterizada porque esta mezcla tiene un alto contenido de enzimas lipasas, enzimas amilasas y enzimas proteasas

21. La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a la reivindicación 20, caracterizada porque las enzimas lipasas están presentes en un rango del índice Pz desde 0.24 hasta 0.39.

22. La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a la reivindicación 20, caracterizada porque las enzimas amilasas están presentes en un rango del índice Pz desde 0.20 hasta 0.38.

23. La mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a la reivindicación 20, caracterizada porque las enzimas proteasas están presentes en un rango del índice Pz desde 0.55 hasta 0.65.

24. El uso de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a las reivindicaciones 16 a 23, para la degradación de materia orgánica, la eliminación de malos olores en aguas residuales, coliformes fecales y en la disminución de lípidos, almidón y proteínas en aguas contaminadas así como en la degradación de celulosa en suelos y aditivo de fertilizante.

25. El uso de la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación de acuerdo a la reivindicación 16 a 23, para biorremediación y bioaumentación de aguas residuales en letrinas, microplantas y plantas de oxidación, trampas de grasa, fosas sépticas y superficies contaminadas con materia orgánica.

26. El uso de la reivindicación 25 en donde la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación se aplica a una fosa séptica de 2 m3 en un rango de 4 X 109 a 5 X 109 UFC/g.

27. El uso de la reivindicación 25 en donde la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación es administrable cada dos a cuatro días, dependiendo de la inspección física que se haga al depósito, de manera que se mantengan las características de agua gris sin malos olores.

28. El uso de la reivindicación 25 en donde la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación se aplica en una planta de tratamiento con lodos activados a razón de 100 ppm para restaurar la función oxidativa natural del sistema. El uso de la reivindicación 25 en donde la mezcla útil para biorremediación y bioaumentación aplica a una letrina a razón de 100 g a la semana.