Evaluación de la capacidad de remoción de Cd, Pb y As utilizando biomasa inactiva de diferentes especies y cepas de Lactobacillus, en condiciones de pH y temperatura de la laguna Quiulacocha (Pasco, Perú)

Abstract

La laguna Quiulacocha muestra condiciones altamente ácidas (pH 2.4) y un elevado contenido de metales pesados, principalmente Cd, Pb y As. Consecuentemente, sus aguas se han convertido en una fuente de contaminación para el poblado de Quiulacocha y el ecosistema de esta zona. Una solución a este problema ambiental es la biorremediación, proceso que utiliza organismos vivos para remover y reducir los contaminantes en el medio ambiente. Entre los microorganismos, varias especies pertenecientes al género Lactobacillus pueden unirse y secuestrar iones metálicos. Diversos estudios han demostrado la eficacia de L. plantarum, L. acidophilus, L. rhamnosus y L. fermentum en la remoción de Cd, Pb y As bajo los procesos de biosorción y bioacumulación. No obstante, la capacidad para remover estos metales depende de factores como el pH, la temperatura, la cepa o especie evaluada, las características de los iones metálicos y el tipo de biomasa empleada. Se tiene poco conocimiento de la capacidad de remoción de Cd, Pb y As de las especies L. plantarum y L. fermentum; así como de las cepas de L. acidophilus ATCC 20552 y L. rhamnosus GG ATCC 53103, a las condiciones de pH, temperatura y concentración de iones metálicos de la laguna Quiulacocha. Por ello, el presente proyecto propone evaluar la capacidad para remover Cd, Pb y As por la biomasa inactiva de los lactobacilos seleccionados, individualmente y en conjunto, a pH 2.4 y temperatura 14.7°C de la laguna. Asimismo, se propone simular las condiciones de temperatura usando agua de la laguna en un entorno de laboratorio con el objetivo de determinar si estas especies y cepas pueden eliminar eficazmente Cd, Pb y As como biomasa inactiva; ello permitirá sugerir especies de lactobacilos cuya biomasa podría ser aplicada para la remoción de Cd, Pb y As en la laguna Quiulacocha.

The Quiulacocha lake (Pasco, Peru), classified as a mining environmental liability, shows highly acidic conditions (pH 2.4) and a high content of levels of different heavy metals, among which Cd, Pb and As stand out. Consequently, its waters have become a source with great potential for contamination for the town of Quiulacocha and the ecosystem of this area [2]. A promising solution to this environmental problem is bioremediation, a process that uses living organisms to remove contaminants in the environment and reduce their effects on soil, water, and air [15]. Among microorganisms, several species belonging to the genus Lactobacillus can bind and sequester metal ions [19]. Several studies have shown the efficacy of L. plantarum, L. acidophilus, L. rhamnosus and L. fermentum in the removal of Cd, Pb and As under biosorption and bioaccumulation processes [19, 25, 26, 27]. However, the ability to remove these metals depends on a variety of factors such as pH, temperature, the strain or species evaluated, the characteristics of the metal ions and the type of biomass used [19, 25, 26, 27]. Little is known about the removal capacity of Cd, Pb and As by the species L. plantarum and L. fermentum; as well as the strains of L. acidophilus ATCC 20552 and L. rhamnosus GG ATCC 53103 [25, 26], at the conditions of pH, temperature and metal ion concentration of the Quiulacocha lagoon. Therefore, this project proposes to evaluate the capacity to remove Cd, Pb and As by the inactive biomass of the selected lactobacilli, individually and together, at pH 2.4 and a temperature of 14.7°C from the Quiulacocha lagoon. To do this, it is proposed to simulate the temperature conditions using lagoon water in a laboratory environment in order to determine if these species and strains can effectively remove Cd, Pb and As as inactive biomass; which will allow suggesting species of lactobacilli whose biomass could be applied for the removal of Cd, Pb and As in the Quiulacocha lagoon.