Degradación a la manera de los hongos

Desde siempre, la naturaleza ha proveído al hombre de bases para sus invenciones. Y sigue haciéndolo. La observación de la naturaleza fue el punto de partida del proyecto Fondecyt Tratamiento de efluentes de la industria de celulosa por sistema biomimético de oxidación avanzada, que dirige el docente de la facultad de Ciencias Forestales e investigador del Laboratorio de Recursos Renovables, Jaime Rodríguez.

Por años, este académico se ha dedicado a estudiar los mecanismos que los hongos de pudrición usan para degradar la madera, desarrollando una línea de investigación aplicada a la industria forestal.

La lógica del académico señala que si los hongos han desarrollado sistemas para descomponer la madera y sus componentes, es posible queéstos puedan ser incorporados en procesos de la industria.

Estos mecanismos fueron la inspiración de este proyecto que propone una solución al tratamiento de compuestos recalcitrantes (de difícil degradación) en efluentes derivados de los procesos de producción de celulosa, como es el caso de la lignina.

Por mucho tiempo diversos efluentes industriales han sido tratados a través de la reacción de Fenton, que consiste en la producción de OH radical a partir del ion hierro II (FeII) y peróxido de hidrógeno(-H2O2). Sin embargo, presenta un problema: genera lodos con alto contenido de hierro III (Fe III), que deben ser depositados. Es en este punto donde los hongos entregan respuestas. [subir]

Reducción del hierro

Para el proyecto se ha trabajado con Gloeophyllum trabeum, un hongo de degradación parda (muy común en la madera muerta en los bosques de pino). El académico explica que éstos y otros hongos usan la misma reacción de Fenton en la degradación de la madera, pero con ciertas variantes. En el proceso participan quelantes (compuestos que pueden secuestrar átomos de los
metales), llamados dihidroxibencenos, moléculas que además tienen la capacidad de reducir el Fe(III) a Fe(II) y producir, al mismo tiempo, el peróxido de hidrógeno. En esta reacción, el Fe(II), unido
al peróxido de hidrógeno, genera el OH radical, que es el que, en definitiva, degrada la madera.

Este mecanismo ha sido imitado en laboratorio, utilizando compuestos químicos tradicionales, para optimizar la reacción de Fenton, dando paso a una nueva tecnología que los investigadores han denominado Proceso de Oxidación Avanzada por Hongos (cuya sigla en inglés es FAOP, Fungal Advanced Oxidation Process).

Jaime Rodríguez señala que la optimización está dada por la reducción en el uso de hierro.

"Al utilizar menos hierro tenemos menos problemas en la remoción de los lodos que deben ser eliminados. Aquí ese hierro se recicla".

También, dice, al usar menos hierro y peróxido de hidrógeno y al controlar la aparición de iones Fe(II), se limita la velocidad de la reacción y se hace más efectiva la acción de los OH radicales en la
degradación de los compuestos químicos. En la reacción de Fenton, los OH radicales aparecen de una sola vez. En el FAOP, se producen de manera más lenta, favoreciendo un uso más eficiente. "Si los produzco todos de una vez, se desactivan entre ellos. Como son radicales muy reactivos acaban neutralizándose. Si los obtengo de manera más lenta, todos los que produzco atacan en el frente", afirma el investigador. [subir]

Tratamiento combinado

La propuesta apunta al tratamiento de efluentes de la industria de la celulosa, pero -según el investigador- el FAOP es utilizable en la degradación de cualquier compuesto recalcitrante. Así, en el marco
del proyecto -que termina en febrero de 2004- se ha buscado aplicaciones en otros sectores industriales y en otros ámbitos de la actividad forestal, como en la industria de madera aserrada, cuyos residuos contienen tribromofenato de sodio (que ha reemplazado al pentaclorafenato de sodio), también de difícil tratamiento.

El FAOP es una tecnología sofisticada que, en muchos casos, no puede ser utilizada sola, sino que en combinación con otros métodos tradicionales de tratamiento de efluentes.

En el caso de la industria de celulosa -señala Rodríguez esta metodología está diseñada para tratar las partes más complejas del proceso. No se mezclan todos los residuos, sino que se segregan para atacar aquellos más problemáticos en la degradación. El sistema ya mostró su efectividad en el nivel de laboratorio y se espera, en una próxima etapa, probar sus bondades a mayor escala. [subir]