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Spinosa, M.; Pizarro, R.; Grassi, E.; Itria, R.; Levin, L., E-mail: mspinosa@cae.cnea.gov.ar
XLIII Annual meeting of the Argentine Association of Nuclear Technology (AATN 2016)2016
XLIII Annual meeting of the Argentine Association of Nuclear Technology (AATN 2016)2016
AbstractAbstract
[en] Ion exchange resins are used for water purification in a variety of processes as food industry, medicine and beverages as well as in nuclear and research reactors to remove nuclides present in the system. Biodegradation of spent ion exchange resin coming from the nuclear area is a potential alternative for treatment and volume reduction of this radioactive waste, as the incineration, pyrolysis and others. Ligninolytic fungi secrete several unspecific and high redox potential enzymes that allow them to degrade lignin and other recalcitrant compounds with similar aromatic nature. The main enzymes involved in this process are lignin-peroxidase, Mn-peroxidase and laccase. The molecular structure of ion exchange resin resembles that of lignin and is extremely recalcitrant as well. The main objective of this work was to evaluate the effect of ligninolytic fungi on ion exchange resin. The studied strains were Trametes trogii BAFC 463, Trametes versicolor BAFC 2234, Fomes fasciatus, Ganoderma lucidum E47 and Pestalotiopsis güepinii BAFC 4311 and BAFC 4314. First, the growth of these fungi in the presence of mixed and anionic ion exchange resin in agar plates with 5% of glucose as carbon source or without any additional carbon source, was evaluated. Scanning Electron Microscopy (SEM) showed that anionic ion exchange resins were modified by T. trogii BAFC 463 and T. versicolor BAFC 2234. Then, T. trogii and T. versicolor were grown in plates of a synthetic medium with glucose and asparagine as carbon and nitrogen sources, respectively, supplemented with cationic and anionic ion exchange resins. Radial growth plate was evaluated. Finally, each strain was grown on glucose/asparagine liquid culture. Cationic and anionic ion exchange resins were included to evaluate laccase production and copper concentration in the culture medium. In both strains evaluated a delay in growth was registered with the anionic resin, and copper concentration remained constant in the culture supernatants. With the cationic resin the fungi assayed couldn't growth and a very low concentration of copper was observed in both fungal cultures. In conclusion, T. trogii and T. versicolor, were able to growth under the presence of the anionic resin but not with the cationic one. The last one inhibited their growth probably due to low availability of copper and other nutrients not evaluated, that were interchanged with the resin. (author)
[es]
Las resinas de intercambio iónico son utilizadas para la purificación de aguas en diferentes procesos como la producción de alimentos, medicamentos, bebidas, así como también en los reactores nucleares y de investigación para remover los nucleídos presentes en el sistema. La biodegradación de las resinas de intercambio iónico agotadas provenientes del área nuclear, es una potencial alternativa para el tratamiento y la disminución del volumen de estos residuos radiactivos, como la incineración, pirolisis y otros. Los hongos ligninolíticos poseen una batería enzimática extracelular, inespecífica y con alto potencial redox, que les permite degradar eficientemente a la lignina y a numerosos compuestos recalcitrantes de naturaleza aromática semejantes. Las principales enzimas que están involucradas en este proceso son la lignin-peroxidasa, Mnperoxidasa y lacasa. Las resinas de intercambio iónico extremadamente recalcitrantes tienen una estructura molecular semejante a la lignina. El objetivo de este trabajo fue evaluar el efecto de hongos ligninolíticos sobre las resinas de intercambio iónico. Las especies estudiadas fueron Trametes trogii BAFC 463, Trametes versicolor BAFC 2234, Fomes fasciatus, Ganoderma lucidum E47 y dos cepas de Pestalotiopsis güepinii BAFC 4311 y BAFC 4314. En la primera etapa se evaluó el crecimiento de cada uno de estos hongos ante la presencia de resinas de intercambio iónico mixtas y aniónicas en medio - agar-agua con el agregado de glucosa 5% como fuente de carbono o sin fuente de carbono adicional. A través de Microscopía Electrónica de Barrido (SEM) se pudo observar que T. trogii BAFC 463 y T. versicolor BAFC 2234 fueron los que presentaron un potencial efecto sobre las resinas de intercambio iónico y específicamente sobre las resinas aniónicas. Posteriormente T. trogii y T. versicolor fueron cultivados en medio de cultivo agarizado rico en nutrientes en presencia de resinas de intercambio iónico aniónicas y catiónicas evaluándose la velocidad de crecimiento radial. Por último se los cultivó en medio líquido sintético con glucosa y asparagina como fuentes de carbono y nitrógeno respectivamente y con la adición de resina aniónica o catiónica, determinándose la actividad ligninolítica lacasa a diferentes tiempos y la concentración de cobre en el medio de cultivo. En los cultivos de ambos hongos con resina aniónica se observó un retardo en el crecimiento de la colonia, aunque la concentración de cobre se mantuvo constante en el sobrenadante de cultivo. En el caso de los cultivos con resina catiónica, no se observó crecimiento y la concentración de cobre disminuyó considerablemente. En conclusión, T. trogii y T. versicolor fueron capaces de crecer en presencia de resina aniónica y no así en presencia de resina catiónica. Esta última produjo una inhibición en el desarrollo fúngico relacionado con la disminución en la disponibilidad de cobre u otros micronutrientes no evaluados en el ensayo, necesarios para su crecimiento y presentes en el medio de cultivo, por intercambio catiónico con la resina. (author)Original Title
Efecto de resinas de intercambio iónico sobre hongos Ligninolíticos
Primary Subject
Source
Asociación Argentina de Tecnología Nuclear (Argentina); vp; 2016; 13 p; AATN 2016: 43. Annual meeting of the Argentine Association of Nuclear Technology: Nuclear Energy in the Climate Change. Before It's too late; AATN 2016: 43. Reunión Anual de la Asociación Argentina de Tecnología Nuclear: La Energía Nuclear en el Cambio Climático. Antes de que sea tarde; Buenos Aires (Argentina); 21-25 Nov 2016; 13 refs., 9 figs.
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