Alternativas en el reuso de lodos residuales

RESUMEN

El tratamiento y disposición final de los lodos residuales pueden representar hasta un 50% de los costos de operacion de una planta de tratamiento1,2. Dentro del marco del desarrollo sustentable, la valorización de este subproducto del tratamiento de las aguas residuales debe vislumbrarse como una práctica viable a emplearse. Siete lodos residuales de diferentes orígenes y tipos se emplearon como sustrato alternativo para producir Bacillus thuringiensis variedad kurstaki HD-1. Las muestras de lodo empleadas fueron preparadas de tres formas: 1) sometiéndolas a un pretratamiento térmico; 2) con pretratamiento térmico e hidrólisis ácida y 3) aplicando ambos pretratamientos, centrifugando las muestras y empleando únicamente la fase líquida (sobrenadante) obtenida después de la centrifugación. Las muestras se inocularon con Bacillus thuringiensis variedad kurstaki HD-1 (Btk). El crecimiento, esporulación y producción de la endotoxina se vieron afectados por el origen de las muestras, evaluándose las dos primeras mediante la determinación de la cuenta total viable y la cuenta de esporas. Las cuentas total y de esporas mas elevadas se presentaron en los lodos sometidos al pretratamiento térmico e hidrólisis ácida (muestras hidrolizadas). Mediante la técnica de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, polymerase chain reaction, por sus siglas en inglés) se realizó la amplificación del ADN obtenido de la lisis de las células de Bkt cultivado en las muestras de lodos. Esta técnica permitió identificar a los genes cryIA(a), cryIA(b) y cryIA(c) que codifican para conferir entomotoxicidad a los cristales producidos por este microorganismo durante su esporulación. Se concluyó que el empleo de lodos residuales como sustrato alternativo para producir este bioinsecticida no afecta a dichos genes. Se realizaron bioensayos empleando larvas de un lepidóptero sensible para evaluar el nivel entomotóxico de las preparaciones obtenidas. El lodo secundario de Black Lake permitó obtener cristales con un potencial de 4100 UI/ìL, superior al obtenido con el medio de referencia (3800 UI/ìL).

PALABRAS CLAVE: Bioinsecticida, Bacillus Thuringiensis, Valorización, Reciclaje de Lodos, Lodos.

INTRODUCCIÓN

El incremento de la población mundial, asociado con la necesidad de mejorar su calidad de vida y aumentar la producción de alimentos, ha ocasionado considerables alteraciones al medio ambiente. Desde este punto de vista, la conservación de los ecosistemas depende de un esfuerzo de todos los sectores de la sociedad, que de una u otra forma, generan desechos que contaminan el ambiente. En el sector agrícola y forestal, uno de los principales factores responsables del deterioro ambiental es el uso de productos químicos para el control de plagas3. Entre los problemas que ocasiona el empleo de este tipo de productos, se pueden mencionar los siguientes:

• No son selectivos, con lo cual representan un serio problema para todos los organismos vivientes que entran en contacto con ellos4,5.
• Algunos insectos han desarrollado resistencia a ciertos tipos de insecticidas químicos, lo cual anula considerablemente su eficacia6.Se tiene conocimiento de que por lo menos 500 especies de insectos han manifestado cierta resistencia hacia este tipo de sustancias químicas7.
• No son biodegradables, pudiéndose acumular en el medio ambiente, contaminando aguas superficiales, subterráneas, suelos y productos alimenticios, entrando de esta manera a la cadena alimenticia del hombre. La toma de conciencia de la población hacia los problemas ambientales ocasionados por la utilización de estos productos ha comenzado a limitar su empleo en algunos países, por lo que surgió la urgente necesidad de desarrollar otras formas de control que respetaran el medio ambiente. Así, a partir de los años 60 se han iniciaron investigaciones cuya finalidad era la de utilizar cierto tipo de microorganismos como agentes biológicos para el control de diversas plagas8,9

Entre estos agentes biológicos, se puede mencionar a Bacillus thuringiensis (B. thuringiensis) que se emplea principalmente para el control de larvas de insectos que son vectores de enfermedades tropicales o que son nocivos para la agricultura o los bosques.

B.thuringiensis es una bacteria aerobia, gram-positiva, que durante su esporulación tiene la capacidad de producir un cristal proteico llamado ä-endotoxina, el cual constituye el elemento activo contra los insectos nocivos. La acción de este cristal es sumamente específica, siendo además biodegradable 10,11,12. La biodegradabilidad y especificidad de estos cristales los hace inofensivos para otros insectos y otros organismos vivos13, siendo ésta una ventaja para que su uso se incremente respecto al de los insecticidas químicos14.

Su modo de acción es el siguiente: los cristales tienen que ser ingeridos por el insecto para que el biopesticida actúe. El pH alcalino de su tracto digestivo activa la liberación de las toxinas contenidas en el cristal, las cuales empiezan a causar daños a las células de la pared intestinal; provocando una especie de intoxicación, obligando al insecto a cesar de alimentarse, sobreviviendo la muerte unos días después.

La seguridad en el uso de B. thuringiensis para controlar insectos nocivos está bien documentada. Este bioinsecticida ha sido empleado durante tres décadas para proteger cultivos de cereales, árboles y granos almacenados en silos, sin haberse presentado ningún peligro para los consumidores o los animales que han estado en contacto con él.

De los serotipos de B. thuringiensis que se han identificado, tres son los mas empleados comercialmente como bioinsecticidas:

. B. thuringiensis serotipo 3a3b (variedad kurstaki) que se emplea principalmente en la protección de cultivos y de zonas forestales15,16.
. B. thuringiensis serotipo 14 (variedad israelensis) descubierto en 197710, el cual específico para efectuar el control de larvas de algunos dípteros.
. B. thuringiensis serotipo 8a8b, variedad tenebrionis, específicamente patógeno para las larvas de ciertos coleópteros17.

La utilización de B. thuringiensis se ha extendido en el mundo por las ventajas mencionadas, pero en algunos países su producción se ve limitada debido a los costos de los medios de cultivo que se emplean para producirlo4,18. Las investigaciones para encontrar un medio de cultivo menos costoso, capaz de sostener el crecimiento, esporulación y la producción de la ä-endotoxina de esta bacteria, se realiza en diversos países.

Algunos investigadores han estudiado la posibilidad de utilizar subproductos agrícolas e industriales como medios de cultivo. Sin embargo, en algunos casos, su disponibilidad o la necesidad de darles un pretratamiento costoso o prolongado han limitado su empleo 19.

El presente trabajo muestra los resultados de la investigación realizada para obtener B. Thuringiensis variedad kurstaki HD-1 (Btk) empleando como sustrato alternativo diversos tipos de lodos residuales.

METODOLOGÍA

Preparación del inóculo de B. thuringiensis variedad kurstaki HD-1

En un matraz con 50 mL de medio de cultivo base de soya tripticasa y extracto de levadura estéril se inoculó la cepa de Bacillus thuringiensis kurstaki HD-1, incubándose con agitación constante a 250 rpm a 30 °C durante 16 horas. Con este cultivo se inocularon las muestras de lodos empleadas en la experimentación, así como el medio de referencia (harina de soya).

Muestras de lodo

Se obtuvieron muestras de diferentes plantas de tratamiento de aguas residuales (Tabla 1). Los lodos se colectaron en garrafones de polipropileno de 4 litros, y se almacenaron a 4°C hasta que se utilizaron en las pruebas.

Se realizó la determinación de sólidos totales, sólidos suspendidos y volátiles de acuerdo al procedimiento descrito en APHA20. La determinación de metales se realizó por la técnica de ICP (inductively coupled plasma, por sus siglas en inglés, Atom Scan Modelo 25). El fósforo y nitrógeno total, así como la concentración de carbón orgánico se determinaron empleando un autoanalizador Technicon II y aplicando las técnicas 424 G, 417 G y 505 B indicadas en APHA20. La determinación del material disuelto se realizó después de haber pasado la muestra a través de filtros de 0.45 ìm. El pH se determinó empleando un potenciómetro Fisher Accumet 805 MP.

Preparación de las muestras de lodo residual

Los lodos residuales contienen una parte de la materia orgánica bajo la forma de macromoléculas, por lo que los elementos nutritivos no se encuentran fácilmente disponibles para la bacteria. Sin embargo, un pretratamiento térmico o químico (hidrólisis ácida) puede convertirlas en moléculas susceptibles de ser utilizadas como sustrato por Btk.

Considerando lo anterior, las muestras de lodos fueron sometidas a los pretratamientos indicados a fin de poder evaluar el nivel de producción de ä-endotoxina. Además, se realizaron pruebas con el sobrenadante obtenido de las muestras sometidas a centrifugación las muestras después de haberles realizado el pretratamiento térmico y químico.

El pretratamiento térmico consistió en colocar 25 mL de la muestra en un matraz Erlenmeyer y esterilizar a 121 °C durante 30 minutos. El lodo se enfrió a temperatura ambiente y se sembró con el inóculo.

Para realizar el pretratamiento térmico y químico se empleó el volumen de muestra ya indicado. Se adicionó ácido sulfúrico 1N hasta tener un pH . 2. Posteriormente la muestra fue esterilizada a 121 °C durante 20 minutos, dejándose enfriar a temperatura ambiente. Enseguida, con NaOH 1N se ajustó el pH a 7 y se esterilizó nuevamente. Al enfriarse a temperatura ambiente se inoculó con Btk.

Para obtener los sobrenadantes se colocaron 50 mL de lodo en una matraz Erlenmeyer y se sometió a tratamiento químico. Después de enfriarse a temperatura ambiente, se transfirieron en forma estéril, 30 Ml de lodo a un tubo de centrífuga. Se centrifugó durante 20 minutos a 4500 rpm y 4°C. Del sobrenadante se colectaron 25 mL, los cuales se colocaron en un matraz Erlenmeyer para ser inoculados con la bacteria.

Los lodos preparados fueron inoculados con la cepa de Btk, se sometieron a agitación continua a 250 rpm y 25 °C hasta alcanzarse la esporulación completa de la bacteria. Se empleó un medio a base de harina de soya como referencia para poder establecer las diferencias de esporulación y entomotoxicidad obtenidas al emplear lodos.

Cuenta total de Btk

Para realizar la determinación de la cuenta total de Btk producido en los lodos y en el medio de referencia, se empleó la técnica de cuenta en placa. Se prepararon cajas Petri que contenían medio sólido preparado con 1.5% (v/v) de agar, 3% (v/v) del medio de cultivo soya tripticasa y 0.3% (v/v) de extracto de levadura.

Se prepararon diluciones decimales sucesivas de las muestras en solución de NaCl (0.85% NaCl). Se tomó una alícuota de 0.1 mL y se extendió sobre la superficie del agar. Esta operación se realizó por duplicado para las tres últimas diluciones.

Las cajas Petri se colocaron invertidas en una incubadora a 25 °C } 1°C, realizándose el conteo entre las 20 y 24 horas después de la incubación con la ayuda de un contador tipo Quebec. Se consideraron únicamente los valores que se encontraban entre 30 y 300 colonias por caja para establecer el valor de UFC/mL (unidades formadoras de colonia/mL) de la muestra.

Cuenta de esporas viables

Se emplearon las tres últimas diluciones preparadas para la determinación de la cuenta total. Los tubos de ensaye fueron colocados en un baño maría a 65 °C, durante 15 minutos21. Bajo estas condiciones se destruyeron las células vegetativas, quedando solamente en la suspensión las esporas viables.

Posteriormente, se procedió a sembrar en las cajas Petri, a incubarlas y a realizar el conteo de colonias de acuerdo a lo señalado para la cuenta total. Los resultados se expresaron en unidades formadoras de colonias/mL (UFC/mL), siguiéndose el criterio ya mencionado para considerar los valores aceptables.

Verificación de la presencia de los genes que codifican para la formación de los cristales

La presencia de los genes cryIA(a), cryIA(b) y cryIA(c) se verificó mediante la aplicación del método de la reacción en cadena de la polimerasa (PCR, polymerase chain reaction, por sus siglas en inglés). El ADN empleado para estas pruebas se obtuvo de la lisis de las células efectuada por choque térmico. Se realizó la amplificación del ADN y los fragmentos obtenidos fueron analizados por electroforesis en gel de agarosa (1%). El gel se sumergió en bromuro de etidio, el cual se intercaló entre las bases del ADN y bajo la acción de rayos ultravioleta, por fluorescencia, permitió detectar las bandas correspondientes a cada uno de los productos obtenidos. Utilizando un marcador de peso molecular se pudo determinar la longitud de estos productos.

Determinación del potencial entomotóxico de las preparaciones de Btk

La determinación del potencial entomotóxico de los cristales (ä-endotoxina) contenidos en las preparaciones obtenidas se realizó mediante bioensayos, empleando larvas de Choristoreuna fumiferana (Lepidoptera:Tortricidae).

Se empleó la técnica de incorporación de la preparación en un alimento artificial 22 específico para este tipo de pruebas, cuya composición se muestra en la Tabla 2. Se adicionaron 1 ìL, 2 ìL y 3 ìL de la muestra en la superficie del alimento el cual estaba contenido en viales. Se emplearon 20 viales por cada volumen de muestra y como blanco se utilizaron 50 viales en los que se distribuyó 1 ìL de agua destilada.

Se introdujo una larva de tamaño L3-L4 en cada vial y éstas se alimentaron ad libitum por 20 días, manteniéndose a una temperatura de 25 } 1 °C. Se monitoreó la mortalidad de las larvas diariamente. Si la mortalidad en los viales blanco era superior al 10%, el experimento se desechaba y se reiniciaba.

Para obtener el potencial entomotóxico de las preparaciones se realizaron correlaciones de los porcentajes de mortalidad de las larvas que ingirieron el biopesticida obtenido con las muestras de lodo con respecto a los obtenidos con larvas que ingirieron un biopesticida de tipo comercial (Foray 48B), cuyo potencial entomotóxico es de 12,600 UI/ìL (unidades internacionales/ìL).

RESULTADOS

Caracterización fisicoquímica de las muestras de lodo

La composición de las muestras de lodo empleadas en este estudio se presenta en la Tabla 3. Las concentraciones de los elementos varían en función del origen y tipo de lodo. Investigaciones previas realizadas empleando diferentes medios de cultivo muestran que su composición puede influenciar el crecimiento esporulación y potencial entomotóxico de las preparaciones de Btk23. Por lo tanto era de esperarse que las diferencias en composición química de las muestras tuvieran una influencia en las características de las preparaciones obtenidas.

Desarrollo de Btk en el medio alternativo
Los resultados de la cuenta total , cuenta de esporas, porcentaje de esporulación, tiempo de generación y tasa
de crecimiento específico se muestran en la Tabla 4.

Para el medio de referencia (harina de soya) los valores de los parámetros fueron: 2.0E+08 UFC/mL para la cueneta total; 1.8E+08 UFC/mL para la cuenta de esporas y ìmax= 0.41 h-1.

Los lodos no hidrolizados BLS y BLD muestran las menores cuentas totales (BLS=1.3E+06 y BLD=1.1 E+06 UFC/mL) y de esporas (1.06E+06 para ambos), mientras que el lodo BVS indica el valor mas elevado para la cuenta total (1.4E+07 UFC/mL) y de esporas (1.3E+07 UFC/mL). En general, puede decirse que los lodos hidrolizados permitieron un mejor crecimiento de la bacteria, en comparación con los resultados obtenidos con las muestras no hidrolizadas y los sobrenadantes. Es importante señalar que después de la hidrólisis, el lodo ValP permitió el desarrollo y esporulación de Btk.

Las Figuras 1,2 y 3 muestran el desarrollo de Btk desde el inicio del experimento hasta la total esporulación en los lodos mas representativos (BLS, PPS y ValP). La Figura 1 indica que el rendimiento en cuanto a esporas viables fue superior cuando el lodo de Black Lake se hidrolizó, con respecto a los resultados obtenidos con el sobrenadante y el lodo no hidrolizado. El tiempo para alcanzar la esporulación total fue mayor al emplear el lodo no hidrolizado. En este sustrato, la esporulación se inició hasta el sexto día, mientras que en la muestra hidrolizada y en el sobrenadante se presentó al segundo y tercer día, respectivamente.

En el lodo secundario de la papelera I (PPS) el tiempo que duró la incubación hasta esporulación total fue mas largo que cuando se empleó el lodo secundario de Black Lake. Esto posiblemente se debe al hecho de que este lodo contiene, aún después del tratamiento térmico y químico, materia orgánica que no puede ser fácilmente utilizada como sustrato por las bacterias. La cuenta de esporas alcanzó casi los mismos valores (106) en el lodo no hidrolizado; pero la esporulación total tomó dos días mas en el primer caso.

En el lodo primario de Valcartier (ValP) Btk presentó un comportamiento diferente al presentado en las otras muestras de lodo. En el lodo sin hidrólisis química no hubo crecimiento, por lo cual no se reportan datos de esporulación. La esporulación se inició hasta el tercer día en el sobrenadante, mientras que en el lodo hidrolizado se inició al quinto día.

DETERMINACIÓN DE LA PRESENCIA DE LOS GENES QUE CONFIEREN ENTOMOTOXICIDAD

La Figura 4 muestra los resultados de la electroforesis realizada empleando el ADN amplificado de Btk obtenido al emplear el lodo de Beauceville hidrolizado como medio de cultivo. El carril 1 contiene el marcador de peso molecular 1kb, los carriles 2, 3 y 4 son los controles positivos que contienen el ADN amplificado de Btk cultivado en un medio sintético. Los carriles 5, 6 y 7 muestran los productos de amplificación del ADN de esta bacteria obtenido empleando el lodo mencionado, correspondiente al tercer día de cultivo y en los carriles 8, 9 y 10 las amplificaciones correspondientes a los productos del último día de cultivo en el lodo. Los resultados de los carriles 5, 6, 7, 8, 9 y 10 indican productos de amplificación de ADN de la misma longitud que los obtenidos al emplear el medio sintético para cultivar Btk.

El mismo patrón se presentó al realizar la electroforesis de los productos de amplificación del ADN de las células obtenidas al emplear las otras muestras de lodos como medio de cultivo.

Figura 4. Amplificación del ADN de B. thuringiensis. Carril 1, marcador de peso molecular de 1kb; carril 2, producto de amplificación de 1500 pb correspondiente al gen cryIA(a) de Btk cultivado en el medio sintético; pozo 3, producto de 858 pb correspondiente al gen cryIA(b) obtenido del cultivo de Btk en el medio sintético; carril 4, producto de amplificación de 653 pb correspondiente al gen cryIA(c) de Btk cultivado en el medio sintético; carril 5, producto de amplificación de 1500 pb correspondiente al gen cryIA(a) de Btk obtenido al tercer día de cultivo en el lodo hidrolizado de Beauceville; pozo 6, producto de 858 pb correspondiente al gen cryIA(b) obtenido el tercer día de cultivo de Btk en el lodo hidrolizado de Beauceville; carril 7, producto de amplificación de 653 pb correspondiente al gen cryIA(c) de Btk al tercer día de cultivo en el lodo hidrolizado de Beauceville; pozo 8, producto de amplificación de 1500 pb correspondiente al gen cryIA(a) de Btk obtenido el último día de cultivo en el lodo hidrolizado de Beauceville; pozo 9, producto de 858 pb correspondiente al gen cryIA(b) obtenido el último día de cultivo de Btk en el lodo hidrolizado de Beauceville; carril 10, producto de amplificación de 653 pb correspondiente al gen cryIA(c) de Btk obtenido el último día de cultivo en el lodo hidrolizado de Beauceville.

DETERMINACIÓN DEL POTENCIAL ENTOMOTÓXICO DEL COMPLEJO ESPORAS-CRISTALES

La Figura 5 muestra los potenciales entomotóxicos de los complejos esporas-cristales obtenidos al cultivar Btk en cada muestra de lodo, para cada uno de los tratamientos que se utilizaron.

DISCUSIÓN

Las investigaciones realizadas para encontrar un medio de cultivo mas económico que los sustratos habitualmente empleados para obtener las preparaciones de B. thuringiensis, se han enfocado principalmente al reuso de subproductos agrícolas e industriales. Esta investigación se realizó empleando un subproducto que a primera vista no parece apropiado para tal fin: los lodos residuales.

Un lodo residual es una buena fuente de carbón, nitrógeno, fósforo y otros nutrientes para soportar el crecimiento, esporulación y producción de endotoxina por Btk como quedó de manifiesto en esta investigación. Sin embargo, la composición de los lodos varía en una gran proporción y depende del tipo y condiciones de operación de la planta de tratamiento que lo genera. La variación en la composición de las diferentes muestras empleadas parece afectar las cuentas finales totales y de esporas de Btk. Así, el valor encontrado en BLS para la cuenta total parece ser el resultado de la baja concentración de sólidos suspendidos (SS) y suspendidos volátiles (SSV) presentes en este lodo (Tabla 3). El lodo BLD que presenta una alta concentración de SSV también muestra un bajo valor para la cuenta total. Esto puede deberse al hecho de que la mayor parte del sustrato biodegradable ha sido utilizado durante la digestión del lodo. Los lodos BVS, SCS, PPS y PPRM indican una alta concentración de SSV y las cuentas totales son elevadas. Así, en general, un lodo que presenta una alta concentración de SSV y SS producirá una cuenta total alta. Esta situación se presentó también en el lodo primario ValP, pero no hubo crecimiento de la bacteria. Esto se debió al bajo pH inicial de la muestra como se explicará mas adelante.

Debido a que no hubo control de pH durante el desarrollo de los experimentos, se detectó una disminución en el valor de este parámetro (no mostrado) al inicio de cada experimento. Esto se debió a la utilización de los carbohidratos antes de que se alcanzara la fase de esporulación. Durante la esporulación el pH empezó a elevarse debido a la utilización de los aminoácidos. El pH se estabilizó al final del proceso entre 8 y 8.5. Este comportamiento fue observado también por otros investigadores durante los experimentos que realizaron empleando diversos medios de cultivo18,19,24. Por lo tanto, el valor final de pH de las diferente muestras de lodo empleadas en esta experimentación, es característico de la producción de Btk en medios de cultivo sin control de este parámetro.

La influencia del pH inicial durante el crecimiento y esporulación de Bt ha sido estudiado anteriormente25. Un pH cercano a 5 puede afectar la esporulación y la formación de los cristales, llegando incluso a inhibir el proceso de desarrollo de esta bacteria. Se ha establecido como rango óptimo de pH para el cultivo de Bt24 un ámbito que varía de 6.5 a 7.5. Esto explica porque el lodo no hidrolizado de Valcartier, cuyo pH inicial era de 5.5, no presentó las condiciones adecuadas para el desarrollo de este microorganismo.

Las diferencias en la composición química de los lodos (carbón, nitrógeno y otros nutrientes disponibles) explica las diferencias encontradas en la tasa de crecimiento, cuenta de esporas y producción de endotoxina.

En los lodos sin pretratamiento químico, parte de la materia orgánica se encontraba bajo una forma difícil de metabolizar, lo cual dió como resultado baja producción de esporas y de cristales. La hidrólisis química de los lodos incrementó la cantidad de nutrientes disponibles. Sin embargo, la magnitud en la cual se incrementó la disponibilidad de nutrientes después de la hidrólisis dependió del tipo de lodo. Por otro lado, los bajos valores encontrados para las cuentas total, de esporas y para el potencial entomotóxico de los productos obtenido al emplear los sobrenadantes, sugiere que algunos de los nutrientes todavía se encontraban presentes en la fase sólida de los lodos y que son efectivamente empleados por Btk.

Es recomendable obtener altas concentraciones de esporas en los cultivos de Bt a fin de lograr altos niveles de entomotoxicidad, ya que durante la esporulación se produce un cristal por cada célula. Sin embargo, diversas investigaciones señalan que el nivel de entomotoxicidad no es siempre proporcional a la cuenta de esporas.

Experimentos realizados con diferentes cepas de Bt cultivadas en medios de cultivo de diferente composición química, han mostrado que un alto nivel de esporulación no siempre está asociado con elevados potenciales entomotóxicos de los cristales26. Considerando lo anterior, se explicarían en parte las diferencias en nivel entomotóxico de los cristales con alta entomotoxicidad obtenidos con el lodo hidrolizado de BLS (4100 UI/ìl) cuyo porcentaje de esporulación fue sólo de 86%, mientras que lodos que presentaron mayor porcentaje de esporulación como el lodo hidrolizado de BLD (94%), produjeron cristales con menor potencial entomotóxico.

El otro factor que afecta el nivel entomotóxico de los cristales producidos es el origen, tipo y tratamiento que reciben los lodos, lo cual va a repercutir directamente en la cantidad de proteínas y carbohidratos disponibles para la Bt. El balance entre los aminoácidos como el ácido glutámico, el ácido aspártico, la arginina, glicina y prolina, los cuales son indispensables para la biosíntesis de la endotoxina, con respecto a la presencia de lisina, treoninna, isoleucina, leucina, valina, histidina, tirosina, serina y cisteína que pueden inhibir la producción de la toxina, determina la producción de la endotoxina y en consencuencia la entomotoxicidad de los productos obtenidos. El balance de aminoácidos puede ser diferente entre una y otra muestra de lodo, así como por el tratamiento al que se someta. Por lo tanto, el contenido de nutrientes en el medio de cultivo alternativo (el lodo) o el pretratamiento que se haya dado a la muestra (sin hidrólisis, con hidrólisis ácida, sobrenadante de muestra hidrolizada) fueron factores que influenciaron la producción de esporas, como ya se indicó, así como la calidad de la ä-endotoxina y en consecuencia en potencial entomotóxico de las preparaciones.

Con algunas de las muestras de lodo empleadas, Btk produjo cristales de bajo potencial entomotóxico. Sin embargo, esto no significa que no sean apropiados para el cultivo de este bioinsecticida. Sería interesante emplearlos para cultivar otras cepas de Bt (israelensis, tenebrionis, aizawai), las cuales se utilizan efectivamente para combatir diferentes insectos nocivos.

Resulta muy importante señalar que la estabilidad mostrada por los genes que codifican para conferir entomotoxicidad a los cristales producidos por Btk, aún cuando esta bacteria fue cultivada en lodos residuales, asegura la efectividad y la seguridad de emplear este medio de cultivo no convencional para producir este biopesticida.

CONCLUSIONES

El medio de cultivo que se emplea para producir biopesticidas a base de Bacillus thuringiensis representa una parte importante de los costos globales de su producción, siendo este factor una limitante para que se emplee en algunos países. Por lo anterior, surge la necesidad de encontrar sustratos baratos y fácilmente disponibles. Los estudios efectuados hasta la fecha se han enfocado principalmente al reuso de subproductos agrícolas e
industriales.

Esta investigación se realizó empleando un sustrato que a primera vista no parece apropiado para tal fin, pero que contiene los nutrientes necesarios para sostener el crecimiento, esporulación y formación de cristales entomotóxicos producidos por Bacillus thuringiensis, además de ser barato y disponible en cualquier parte del mundo: el lodo residual. Considerando el incremento que a nivel mundial se presenta en la generación de lodos, esto abre una nueva perspectiva en el reúso de este subproducto del tratamiento de aguas residuales, cuya aplicación puede contribuir a disminuir considerablemente los costos de producción de este biopesticida y favorecer su uso.

El empleo de productos naturales como Bacillus thuringiensis para el control de plagas, debe promoverse a nivel mundial sobre el uso de insecticidas químicos, tomando en consideración que debemos pugnar por mejorar la calidad del medio ambiente que heredarán las futuras generaciones.

María de Lourdes Tirado Montiel
Ingeniera Química.
ABES – Associação Brasileira de Engenharia Sanitária e Ambiental