Respuesta de un consorcio microbiano frente a zeolitas intercambiadas con plata en agua con manganeso- hierro

Abstract

A pesar del esfuerzo por desarrollar diferentes técnicas para el tratamiento del agua, todavía existe una preocupación por la prevalencia de enfermedades relacionadas con este elemento, principalmente en comunidades donde no está debidamente desinfectada. Uno de los principales problemas relacionados con la calidad del agua potable es que en el suministro de agua la contaminación por hierro y manganeso es común ya que estos elementos se encuentran disueltos o asociados a partículas en suspensión en sitios próximos a los cuerpos de agua; por lo tanto, el precipitado de estos metales puede establecerse en el interior de las tuberías, lo que a su vez favorece el desarrollo de microorganismos y permite la contaminación biológica del agua. Por consiguiente, es importante desarrollar técnicas de sanitización de bajo costo y no tóxicas, para el tratamiento del agua, especialmente en aguas que presenten valores que superen los máximos permitidos por la NOM-127-SSA11994. Con base en lo anterior, se propuso evaluar la actividad microbicida de zeolitas intercambiadas con nanopartículas de plata, frente a un consorcio microbiano -Gram positivo-Gram negativo-levadura-, y la presencia de Fe3+ y Mn2+ como interferentes en el agua a tratar. La zeolita de Oaxaca se acondicionó con sodio para obtener un material monoiónico. Además el material zeolítico sódico se trató con plata iónica y posteriormente a partir de esa plata iónica se sintetizaron las nanopartículas de plata empleando dos técnicas diferentes: generando plasma con un reactor de placas paralelas de barrera dieléctrica y empleando extracto de toronja. Los materiales zeolíticos se caracterizaron por microscopia electrónica de barrido de bajo vacío (MEB), microscopia electrónica de transmisión (MET), análisis elemental, difracción de rayos-X (DRX) y espectroscopia de fotoelectrones inducidos por rayos-X (XPS). Estas técnicas complementarias mostraron las características morfológicas propias de la clinoptilolita-mordenita así como la presencia, forma y tamaño de nanopartículas. Los elementos principales que componen el material zeolítico son silicio, aluminio, oxígeno, sodio y plata. Además los resultados indicaron que las técnicas de reducción y acondicionamiento no colapsan la estructura cristalina del material. Por último se determinó el estado de oxidación en el que se encuentran los elementos en la matriz zeolítica. Por lo tanto, la plata iónica reducida con plasma presenta mayor eficiencia para generar compuestos y estados de oxidación de la plata los cuales son esenciales durante el proceso de inhibición microbiana. Se evaluó la actividad antimicrobiana de los tres materiales zeolíticos acondicionados con plata iónica y reducida (ZAgiónica, ZAgnpT y ZAgnpP) a nanopartículas en presencia de los microorganismos de manera individual y del consorcio microbiano (E. coli- E. faecalis- C. albicans) en agua desionizada y agua de pozo. Además se determinó la interferencia de dos metales Fe3+ y Mn2+, en el proceso de desinfección. La eficiencia de los materiales zeolíticos ZAgnpT y ZAgnP es mayor comparada con ZAgiónica, en los procesos de desinfección. En agua desionizada con Fe3+ y Mn2+ las cinéticas de desinfección se ven favorecidas con los materiales de plata reducidos (ZAgnpT y ZAgnpP) frente a ambas bacterias (E. coli y E. faecalis). Sin embargo, la zeolita intercambiada con plata iónica (ZAgiónica) fue más eficiente para la levadura. En ambas soluciones acuosas la desorción de la plata iónica se llevó a cabo de manera eficiente, sin embargo cuando los metales estuvieron presentes en las soluciones, la desorción fue mayor y no hubo interferencia durante el proceso de desinfección. El agua de pozo de la localidad de San Andrés Cuexcontitlán, presentó concentraciones de Mn2+ superiores a las establecidas por la NOM-127-SSA1-1994, sin embargo la concentración de Fe3+ fue menor al límite permisible. Durante el proceso de desinfección, la velocidad de decaimiento celular en el agua de pozo es considerablemente mayor por los materiales de plata reducida, en comparación con el agua destilada, por lo que la desorción de plata de los materiales zeolíticos está asociada al intercambio iónico y por lo tanto a la calidad del agua.