Uso del cobre para la disminuir la contaminación

Autor: María Isabel Guel González

Gestión ambiental y sostenibilidad

15-01-2013

Introducción

El tratamiento de basura doméstica y citadino presenta varios problemas en su tratamiento. Por un lado el proceso de descomposición de los orgánicos y la formación de lixiviados que contaminen el suelo y los mantos freáticos cuando esos desechos se llevan a lo rellenos sanitarios. El caso de estudio en ésta presentación es la investigación en laboratorio respecto a la contaminación de lixiviados de RSU y por ello la preocupación de mitigar el impacto a través de alternativas de uso de sales de cobre, ya que se encontraron resultados interesantes en RSU depositados teniendo una base de sulfato de cobre. Esta investigación se fundamenta en los trabajos realizados por el profesor William Keevil, de la Universidad de Southampton quien experimentó con el cobre para fines medicinales, en éste caso se presenta para fines de tratamiento de lixiviados de RSU.

Objetivo

Investigar alternativas de tratamiento con cobre para lixiviados de RSU y disminuir su contaminación ambiental.

Marco conceptual

Experimentalmente, ya se tienen trabajos, como el realizado por el profesor William Keevil, de la Universidad de Southampton, quien realizó experimentos para mostrar la eficacia antimicrobiana del cobre como material para superficies de contacto, pueden observarse sus experimentos en la página: www.antimicrobialtouchsurface.com. El experimento demuestra la eficacia de las superficies de cobre para prevenir enfermedades infecciosas causadas por microorganismos patógenos, así como su papel para combatir la resistencia a los antimicrobianos. En la práctica hospitalaria es común encontrar que los picaportes o manillas de las puertas son de cobre, y que muestran su poder antimicrobiano por una característica de ionización, y que aunada a la morfología de bacterias, microbios y virus permite detener y destruir microorganismos.

Una de las propiedades o aplicaciones del cobre que está ganando el interés de la comunidad científica en el último tiempo, es su uso como agente biocida. Los estudios para explicar y aplicar el uso de este metal como microbicida se han acrecentado significativamente, aunque la potencial capacidad de los iones de cobre, ya sea solos o en complejos de cobre, para eliminar los contaminantes microbianos era conocida y apreciada desde mucho antes por varias Civilizaciones. En otras aplicaciones: En el siglo XVII también se usó el cobre en la agricultura ya que se observó que al lavar las semillas con soluciones de sulfato de cobre, este elemento tenía una potente acción fungicida. Actualmente muchas plagas de plantas son revenidas o atacadas con fungicidas y desinfectantes en base a sales de cobre tales como sulfatos, oxicloruros, etc.

El cobre y su propiedad inhibitoria o bactericida dependerán también de su concentración. Dependiendo del microrganismo el cobre puede actuar como agente bacteriostático –que inhibe su crecimiento ó multiplicación, o como bactericida, -que elimina al microrganismo. Como mecanismos para explicar su comportamiento tenemos 3 causas básicas.

1. Inhibe o altera la síntesis de proteínas (actividad bacteriostática)

2. Altera la permeabilidad de la membrana celular de los microrganismos causando per oxidación, que es el daño por oxidación a los lípidos, que son la clave de en el intercambio de moléculas del medio intracelular al extracelular y viceversa (actividad bactericida)

3. El cobre destruye o altera los ácidos nucleicos (DNA) de bacterias y virus, pero no es mutagénico. Se pierde la capacidad de multiplicarse (propiedad bactericida).

En la Universidad Médica de Carolina del Sur evaluaron la eficacia antimicrobiana del cobre los siguientes resultados.

El cobre reduce la cantidad media de los microbios en un 97%.Prácticamente no SARM o ERV se encuentran en las superficies de cobre. La reducción de la carga microbiana en las superficies de cobre continuamente alcanza los mismos niveles que la limpieza terminal. El despliegue de superficies de cobre condujo a una reducción del 40 al 70% en las tasas de infección. La actividad antimicrobiana del cobre es continuo – (trabaja sin parar y todo el día)

Desarrollo

Este proyecto de investigación se realizó en UPIICSA (Unidad Profesional Interdisciplinaria de Ingeniería y Ciencias Sociales y Administrativas). Para lo cual se inició con la investigación bibliográfica, posteriormente la investigación en laboratorio y consta principalmente de dos partes:

1ª parte. Repetición de experimento de William Keevil.- para comprobar la inhibición de las bacterias por el cobre.

2ª.parte. Investigación experimental con botes para basura doméstica de capacidad de 17 litros.

1ª parte. Repetición de experimento de William Keevil.

Con las limitaciones de equipo se hicieron pequeños cambios al experimento como es el tamaño de muestra. Para realizar el experimento, se comparan dos efectos en materiales diferentes; una placa de cobre y otra de acero, de 1 aprox. 8 cm por lado y un espesor de 1 mm (Keevil lo realizó con placas alrededor de 30 cm)

Cada una de las placas se colocó en una caja de Petri respectivamente, con el objetivo de evitar propagación de bacterias. Se depositaron en cada placa alrededor de 1 ml de un líquido conteniendo bacterias donadas por el laboratorio de microbiología de la facultad de Química de la UNAM, las cuales contenían staphilococus dorado resistente a la penicilina. Se tiñeron éstas bacterias de cultivo con un colorante indicador de bacterias fluorescente verde para que sea visible bajo el microscopio.

A medida que los microorganismos desaparecen, la fluorescencia disminuirá. La tasa de disminución de la fluorescencia indicará la potencia antimicrobiana de la superficie sobre la que se ha colocado. Una rápida decoloración significa que esa superficie tiene una potencia antimicrobiana de gran alcance.

Después de 8 minutos en la placa de cobre se observó una gran la disminución de fluorescencia y en la placa de acero continuó la coloración. Comprobándose de ésta manera el poder antimicótico y antimicrobiano del Cobre.

(Es importante señalar que por las limitaciones en equipo de microbiología en UPIICSA, la experimentación se realizó con apoyo de laboratorios en Fac. de Química UNAM, debiendo que plantearse bajo diseño de experimentos, una metodología para validar estos resultados primarios que son muy alentadores. Pues tiene que comprobarse con diversas cepas según marca la literatura).

2ª.parte. Investigación experimental con botes para basura doméstica de capacidad de 17 litros.

La investigación consistió en hacer dos tipos de pruebas; Para la primera prueba se hicieron 3 tipos de experimentos las cuales fueron realizadas por triplicado en cada caso, y consistieron en experimentar con los recipientes de basura en hogares utilizando como medio filtrante sulfato de cobre, oxidos de cobre y viruta de cobre:

El primer experimento consistió en juntar 5 kg de desechos orgánicos caseros: lechuga, zanahoria, tomate, repollo, carne de res, aguacate, melón, durazno, hueso de pollo, sandia, papaya, frijol, huevo, papa, los cuales se dejan fermentar 7 días. Durante ésta fermentación los residuos contenidos en los recipientes son prensados y tapados para que no intervengan insectos externos al proceso que si podrían traer patógenos.

Estos residuos orgánicos se depositaron en un bote de 17 litros el cual contenía perforaciones de 0.5 cm de diámetro en el fondo, (15 agujeros), y una capa de sulfato de cobre de 5 cm.

El segundo experimento consistió en depositar óxidos de cobre en el fondo del recipiente en que se efectuó la fermentación de los residuos orgánicos y con mismas características que en el primero.

El tercer experimento bajo las mismas condiciones que los anteriores a excepción del medio filtrante, que en éste caso se utilizó viruta de cobre

En todos los casos se realizaron observaciones y se mandó a analizar al laboratorio de microbiología de la facultad de química de la UNAM la cantidad de microrganismos resultantes, teniendo una disminución hasta de 95% después de pasar el filtrado. Los microrganismos eran hongos Alternaria, Aspergillus, Botrytis, en ningún caso se encontraron metales pesados ni microrganismos patógenos como coliformes ni salmonella.

Inicialmente se corrió una prueba sin ningún tipo de tratamiento, es decir, se juntó el lixiviado y se envió a analizar para conocer la cantidad y el tipo de bacterias o microrganismos, posteriormente se realizó el calculo comparativo en cada uno de los casos

Resultados

  • En relación a los microrganismos y hongos contenidos en los residuos orgánicos:
  • Los lixiviados filtrados por viruta de cobre disminuyeron en un 99% aproximado. Es decir los hongos y microrganismos casi desaparecieron.
  • Los lixiviados filtrados por Sulfato de cobre disminuyeron en un 80% aproximado.
  • Los lixiviados filtrados por Oxido de cobre disminuyeron en un 80% aproximado.
  • En ningún caso se desarrollaron, coliformes ni patógenos como bacterias Staphylococus o Salmonella.
  • Se comprueba que el Cobre y sus derivados como sulfato de cobre, óxidos, tienen un alto poder antimicótico Honguistático, Antimicrobiano, y desinfectante.

Conclusiones

El Cobre se puede usar para disminuir la contaminación de los lixiviados de los residuos orgánicos por lo que sería idóneo usarse en rellenos sanitarios, se recomienda tratar el depósito de residuos previamente con una capa de viruta o limadura de cobre, o bien con sulfato de cobre, donde el Cu2+ actúa como un fuerte oxidante por su poder ionizante, inhibiendo o matando los microorganismos no deseables que pueden contaminar los mantos freáticos.

Referencias

  • Negroni Marta Microbiología (2009) Estomatológica Mex 2ª. Edn., Ed. Médica.
  • Panamericana, Buenos Aires Argentina 9500615843, 9789500615846.
  • Michels, M G Schmidt. October 2008. A Pilot Study to Determine the Effectiveness of Copper in Reducing the Microbial Burden (MB) of Objects in Rooms of Intensive Care Unit (ICU) Patients,C D Salgado, A Morgan, K A Sepkowitz, J F John, J R Cantey, H H Attaway, T Plaskett, L L Steed, H T Michels, M G Schmidt. Poster 183, 5th Decennial International Conference on Healthcare- Associated Infections, Atlanta, March 29, 2010.
  • B. J. y R. Gómez (1995), Educación medioambiental: reciclaje y recuperación de residuos domésticos, Madrid: UNED.
  • SEDESOL (Secretaría de Desarrollo Social de México) (2005), El Manejo de los Residuos Sólidos Urbanos y de Manejo Especial en México, México: Sancho y Cervera, J. – Rosiles, G.

Paginas web

María Isabel Guel González - isabelguel@hotmail.com

Participantes: Juan José Hurtado Moreno (Director),MC. Raúl Junior Sandoval Gómez UPIICSA, José Manuel García Córdoba CONACYT Mérida, Mijail Armenta Aranceta Unicaribe CANCÚN Q. ROO, Alumnos de UPIICSA, Gustavo Martínez Rodríguez. Departamento de Procesos Industriales. Universidad Tecnológica de San Luis Potosí.

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