Análisis de la interacción entre minerales arcillosos, microorganismos y contaminantes provenientes del río Reconquista

MARIANO MEDINA; ANA E. TUFO; PRADOS, MARÍA BELÉN; GUSTAVO CURUTCHET

La

Jornada; 5° Jornadas Nacionales de Investigación Cerámica; 2022

CETMIC

Uno de los cursos de agua más contaminados de Argentina es la cuenca baja del río Reconquista. En sussedimentos se acumulan grandes cantidades de materia orgánica y residuos tóxicos persistentes, queconducen a la selección de microorganismos que pueden ser fundamentales en determinar el destino deestos contaminantes y su posterior biorremediación. Por esta razón, el análisis de la interacción entre losmicroorganismos, los contaminantes y los minerales arcillosos presentes en ambientes contaminados, asícomo la comprensión de los procesos que ocurren en estos contextos, es clave para diseñar e implementareficientes acciones de remediación. El objetivo del presente trabajo es estudiar dicha interacción, con el finde comprender cuáles son las implicancias de las mismas en procesos de biorremediación. Porconsiguiente, se extrajeron y caracterizaron fracciones arcillosas desde sedimentos fluviales de dos áreasdel río Reconquista, que difieren en el grado de contaminación: Dique Ing. Roggero (DR) (lugar nocontaminado) y Troncos del Talar (TT) (lugar altamente contaminado). Asimismo, se caracterizaron muestrasde arcillas consideradas patrones de montmorillonita (M), illita (I) y otra illita con alto contenido de hierro(IR). En todas las muestras, la fracción mineral correspondiente a las partículas con tamaño menor a 2 μmlibres de impurezas, fueron separadas de la matriz utilizando el método de Atterberg [1]. Posteriormente,las fracciones arcillosas fueron caracterizadas por varias técnicas fisicoquímicas: -difracción de Rayos X(DRX) bajo diferentes condiciones que permitieron su completa identificación (secado al aire, bajoatmósfera de etilengicol y calcinadas); -determinación del área superficial por el método de BET; -análisis dela porosidad por las isotermas de adsorción/desorción de N2; -tamaño de partícula (Difracción Laser);-punto de carga cero (PZC); - morfología por microscopia electrónica de barrido y espectroscopia de rayos Xde energía dispersiva (SEM-EDS), entre otras. Por otro lado, a partir de los sedimentos contaminados TT, serealizaron los enriquecimientos de las comunidades microbianas en medios aeróbicos (9K paraAcidithiobacillus Ferrooxidans y OK + S para Acidithiobacillus Thiooxidans) y anaeróbicos (Postgate,Geobacter y Clostridium).Los datos de la caracterización superficial de las muestras, se muestran en la Tabla 1. Se puede observar queel tamaño de partícula es similar tanto en las fracciones arcillosas patrones como en las naturales, lo cualtiene sentido al considerar que se utilizó el mismo método de separación por tamaño (método de Atterberg). Por otro lado, los sedimentos de DR y TT difieren notablemente en la cantidad de materiaorgánica (%MO), la cual puede influir en los parámetros físico-químicos de las fracciones arcillosas que loscomponen. En particular, se observa que a mayor %MO, las partículas tienden a una menor área superficial(SBET) y aumento en el ancho medio de poro interpartícula (wp). Los análisis de DRX confirmaron lacomposición mineral de las arcillas patrones. En el caso de lasfracciones arcillosas de DR y TT, mostraron que sonmayoritariamente interestratificados de fases de esmectita/illitay sus fases discretas; también se pudo identificar trazas decaolinita en la muestra de TT.Bajo el propósito de comprender la interacción entremicroorganismos autóctonos y las arcillas, se realizaron ensayosde adhesión inicial entre las arcillas patrones y las provenientesde sedimentos DR y TT, con los microorganismos enriquecidosen medios aeróbicos y anaeróbicos. Para ello se hizo recuentoutilizando cámara de Neubauer y se confirmó la adhesión pormedio de SEM. Entre los resultados obtenidos, se destacan lossiguientes:- Para los microorganismos enriquecidos en medio Clostridium,se obtuvo un 87% de adhesión sobre las arcillas de I e IR y seobtuvo un 88% en la fracción arcillosa DR, mientras que no sedetectó adhesión en las fracciones arcillosas de TT. Dichosresultados, podrían indicar que la presencia/ausencia decontaminantes y el contenido de materia orgánica sondeterminantes en la adhesión superficial de estosmicroorganismos. Evidentemente, el alto contenido de materiaorgánica (193g/Kg) y de metales (Zn: 896 mg/Kg, Cu: 115 mg/Kg,Cr: 416 mg/Kg, Fe: 8772 mg/Kg) en los sedimentos provenientesdel TT, no favorecen la adhesión de los microorganismos.- En el caso de Acidithiobacillus Ferrooxidans se obtuvo un 76%de adhesión en IR, 54% en la fracción arcillosa proveniente de TTy 14% en DR. Estas bacterias son oxidantes del hierro, por lo que su crecimiento se ve favorecido porpresencia de este elemento. En particular, las arcillas IR presentan alto contenido de hierro, y en estas sedetectó el mayor % de adhesión. En la misma línea, el porcentaje de adhesión fue superior en las arcillasprovenientes de TT respecto de las extraídas del DR, y esto es acorde al contenido de Fe presente en cadasedimento (TT: 8772 mg Fe/Kg y DR: 210 mg Fe/Kg).- Los ensayos realizados en las arcillas patrones, indicaron que la gran mayoría de los microorganismos(Acidithiobacillus Thiooxidans y los enriquecidos en medio Geobacter y Postgate) presentan un mayorporcentaje de adhesión en M (entre 60-90%), comparado con I e IR (entre 40-80%). Esto se puede asociar ala elevada área superficial que presenta (ver Tabla 1), favoreciendo la disponibilidad de sitios activos y, porende, la interacción con los microorganismos.Los resultados obtenidos hasta el momento, sugieren que el contenido de materia orgánica y lapresencia/ausencia de contaminantes en la matriz arcillosa en cuestión, son factores determinantes para lainteracción microorganismos - minerales arcillosos. Siendo los mismos, claves para comprender los primerospasos en la formación de biofilms microbianos. Asimismo, se observó que según sea el tipo demicroorganismo analizado, el contenido elemental (hierro entre otros) y el tipo de mineral mayoritario en lamatriz arcillosa, pueden resultar favoreciendo o no el porcentaje inicial de adhesión.