Interacciones entre microorganismos y materiales conductores para aplicaciones en tecnologías del ambiente : celdas de combustible y sensores a base de biomasa microbiana

Institución otorgante:

Universidad de Buenos Aires. Facultad de Ciencias Exactas y Naturales

Fecha:

2023-08-16

Tipo de documento: 

info:eu-repo/semantics/doctoralThesis
 

Formato:

application/pdf

Idioma:

spa

Temas:

PSEUDOMONAS SP. - BIOPELICULA - ELECTRODO DE PASTA DE CARBONO MODIFICADOS - PAPEL TORAY - FIELTRO DE CARBONO - P-BENZOQUINONA - NQ-LPEI - ALGINATO DE CALCIO - PSEUDOMONAS SP. - BIOFILM - MODIFIED CARBON PASTE ELECTRODE - TORAY PAPER - CARBON FELT - P-BENZOQUINONE - NQ-LPEI - CALCIUM ALGINATE

Descripción:

El avance de la industrialización, junto con el consumo de productos procesados puede provocar la contaminación de recursos naturales como los cursos de agua. Constatar su calidad requiere de técnicas analíticas que en su mayoría son costosas. Por ello, una alternativa es el desarrollo de nuevos dispositivos económicos, de fácil uso y transportables a campo. Asimismo, estudios previos mostraron que Pseudomonas veronii 2E (actualmente reclasificada como Pseudomonas extremaustralis 2E-UNGS, microorganismo autóctono aislado del Río Reconquista, AMBA, Argentina), es capaz de formar biopelículas sobre diversas superficies, biosorber metales de relevancia ambiental como Cd(II) y Cu(II) y, además, biotransformar Cr(VI). A partir de estas características el objetivo del presente trabajo fue estudiar la aplicabilidad de este microorganismo, inmovilizado por distintas estrategias, para la detección de metales de relevancia ambiental utilizando técnicas electroquímicas. Primeramente, se evaluó la formación de biopelículas desarrolladas sobre diferentes perfiles de superficies conductoras como barras de grafito comerciales y barras de soldadura, cuantificando a través de la tinción con Cristal Violeta y estudiando el comportamiento electroquímico por Voltamperometría Cíclica (VC). Encontrando los mejores resultados para las barras de soldadura. Aprovechando las propiedades biosortivas de este microorganismo se desarrolló un sistema para la detección de Cd(II) y Cu(II) inmovilizando a la bacteria en Electrodos de Pasta de Carbono modificados. Se obtuvieron los mejores resultados con una mezcla de biomasa/aceite/grafito (10-30-60 % respectivamente), caracterizando la respuesta electroquímica por VC y Espectroscopía de Impedancia Electroquímica. Luego de exponer 5 minutos a soluciones de Cd(II) a pH 7,5; 32°C y Cu(II) a pH 5,5 a temperatura ambiente, se evaluó la presencia del metal retenido por Voltamperometría de Onda Cuadrada, preconcentrando a -1,2 V durante 60 segundos en NaNO3 0,1 M y HNO3 0,003 M para Cd(II) y Cu(II) respectivamente. Además, se reutilizó la superficie de los electrodos exponiéndolos a MES 0,5 M, pH 5,5 durante 5 minutos para el Cd(II) y a HNO3 1,5 M durante 30 segundos para el Cu(II). Se evaluó para ambos casos la respuesta electroquímica para soluciones de Cd(II) entre 1 – 25 μM y de Cu(II) soluciones 1 – 50 μM, encontrando en ambos casos una región lineal. Por otro lado, aprovechando la biotransformación de Cr(VI) se evaluó la respuesta electroquímica por VC en presencia de éste para el microorganismo inmovilizado por secado en Papel Toray y en alginato de calcio sobre Papel Toray o Fieltro de Carbono. Como mediadores redox se estudiaron p-benzoquinona y un polímero lineal de naftoquinonas (NQ-LPEI). Se evaluaron las respuestas electroquímicas ante concentraciones de Cr(VI) en el rango 1 – 50 mg L-1, encontrando un mejor desempeño para el sistema de Fieltro de Carbono–alginato de calcio con NQ-LPEI como mediador, el cual se utilizó en el armado de una Celda de Combustible Microbiana. Esta posibilitó, simultáneamente, detectar Cr(VI) y producir corriente. Las interacciones de este microorganismo con metales permitieron el desarrollo de biosensores para su potencial aplicación en matrices ambientales.

Identificador:

https://hdl.handle.net/20.500.12110/tesis_n7417_LazzariniBehrmann