Partial removal and detoxification of Malachite Green and Crystal Violet from laboratory artificially contaminated water by Pleurotus ostreatus / Eliminación parcial y desintoxicación de Verde Malaquita y Cristal Violeta del laboratorio con agua contaminada artificialmente por Pleurotus ostreatus / Extração e desintoxicação de Verde Malaquita e Cristal Violeta de água contaminada artificialmente em laboratório por Pleurotus ostreatus

Abstract The triphenylmethane Malachite Green (MG) and Crystal Violet (CV) dyes are cationic dyes and mix with domestic wastewater when dumped; increasing, among others, the chemical and biological oxygen demand and can cause acute toxicity at different trophic levels. Promoting the removal (decolorization) of MG and CV, and laccase activity (54.8 ± 8.9 and 30.6 ± 2.9 UL-1 respectively) by using P. ostreatus viable biomass needed parameters such as pH (4.5 and 6.0), temperature (25 to 30 °C), stirring speed (120 rpm), percentage of inoculum (2% v/v), and dye concentration (20 and 10 mg L-1). In adsorption studies, it was showed that an acidic pH favors the adsorption of both dyes and the model of pseudo-second order describes best the phenomenon of adsorption. Finally, the germination index (GI), using Lactuca sativa seeds for the initial dyes solutions, was < 50%; demonstrating its high phytotoxic effect. When dye solutions were treated with viable biomass, the GI increased, leaving open the possibility to perform future research to determine if the aqueous solutions, post-treated with P. ostreatus, could be used in treatments that generate less toxic water which could be used in processes that do not require potable water.

Resumen Los colorantes trifenilmetánicos Verde Malaquita (MG) y Crystal Violeta (CV) son catiónicos y al ser vertidos se mezclan con aguas residuales domésticas, incrementando, entre otros, la demanda química y biológica de oxígeno; pudiendo causar toxicidad aguda en diferentes niveles tróficos. En este estudio se encontró que los parámetros pH (4,5 y 6,0), temperatura (25 y 30 °C), velocidad de agitación (120 r.p.m.), porcentaje de inóculo (2 % v/v) y concentración de colorante (20 y 10 mgL-1), presentaron un efecto significativo (p < 0.05) para favorecer la remoción (decoloración) de MG y CV, así como la actividad lacasa (54,76 ± 8,91 y 30,59 ± 2,89 UL-1 respectivamente) al utilizar biomasa viable de P. ostreatus. En los estudios de adsorción se evidenció que pH ácidos favorecen la adsorción de ambos colorantes y que el modelo de Pseudo-segundo orden describe mejor el fenómeno de quimisorción. Finalmente los índices de germinación (IG) empleando semillas de Lactuca sativa, para los colorantes iniciales fueron < 50 %; demostrando su efecto fitotóxico elevado. Cuando las soluciones de colorantes fueron tratadas con biomasa viable, el IG aumentó, dejando abierta la puerta para la realización de investigaciones futuras con la intensión de determinar si las soluciones acuosas, postratadas con P ostreatus, pueden ser utilizadas en tratamientos que generen aguas menos tóxicas y que estas puedan ser empleadas en otros procesos que no requieran agua potable.

Resumen Os corantes de tipo trifenilmetano Verde Malaquita (VM) e Cristal Violeta (CV) são corantes catiônicos e se misturam com águas residuais domésticas quando descartadas; aumentando, entre outros, as demandas químicas e biológicas de oxigênio, podendo causar toxicidade aguda em diferentes níveis tróficos. Promoveu-se a remoção (descoloração) de VM e CV, e atividade da lacase (54.8 ± 8.9 e 30.6 ± 2.9 UL-1 respectivamente) utilizando como parâmetros necessários para a biomassa viável de P. ostreatus como pH (4,5 e 6,0), temperatura (25 a 30 °C), velocidade de agitação (120 RPM), porcentagem de inócuo (2 % v/v), e concentração de corante (20 e 10 mg L-1). Em estudos de absorção, se demonstrou que um pH mais ácido favorece a absorção de ambos corantes e o modelo de pseudo-segunda ordem descreve melhor o fenômeno da absorção. Finalmente, o índice de germinação (IG), utilizando sementes de Lactuca sativa para as soluções iniciais dos corantes, foi < 50 %; demonstrando assim seu alto efeito fitotóxico. Quando as soluções de corante foram tratadas com a biomassa viável, o IG aumentou, deixando em aberto a possibilidade de realizar futuras investigações para determinar se as soluções aquosas, tratadas com P. ostreatus, poderiam ser utilizadas em tratamentos que gerem águas menos tóxicas, que poderia ser utilizada em processos que não requerem água potável.

Effect of nutrients and fermentation conditions on the production of biosurfactants using rhizobacteria isolated from fique plants / Efecto de los nutrientes y las condiciones de fermentación en la producción de biosurfactantes con rizobacterias aisladas de fique / Efeito dos nutrientes e as condições de fermentação na produção de biossurfactantes com rizobacté rias isoladas da piteira

Objective. To isolate biosurfactant-producing microorganisms from the rhizosphere of fique and to select the best genus to evaluate the effect of nutritional and fermentation conditions on the production of rhamnolipids. Materials and methods. Rhizospheric soil was sampled in three areas of Cauca. The best genus was selected for the experimental designs (Plackett Burman and 2² factorial) and to find the production conditions for the growth kinetics at an Erlenmeyer flask scale. Results. Isolates from the rhizosphere of fique plants were from groups (or genera) of Bacillus, Pseudomonas and Actinomycetes, being Pseudomonas the more responsive in preliminary testing for emulsification. From the results of the experimental designs and the kinetics of production, we found that rhamnose synthesis associated with rhamnolipids (3.2 g/l) and emulsification (68% EC24) was significantly favored (p <0.0001) by cultivating an inoculum of 10% v/v of Pseudomonas fluorescens in a medium composed of: soybean oil 2% (v/v), K2HPO4 0.2% (w/v), yeast extract 0.4 g/l, NH4NO3 3.7 g/l, 1 ml trace elements (CoCl3 20 mg/l, H3BO(3)30 mg/l, ZnSO(4)10 mg/l, Cu2SO(4)1 mg/l, Na2MoO(4)3 mg/l, FeSO (4)10 mg/l MnSO(4)2,6 mg/l) and pH 7.2. Conclusion. Of all the microbial genera isolated from the rhizosphere of fique, Pseudomonas fluorescens had the greatest potential in the production of biosurfactants of the rhamnolipids family.

Objetivo. Aislar microorganismos de la rizosfera de fique capaces de producir biosurfactantes y seleccionar el mejor gé nero para evaluar el efecto de las condiciones nutricionales y de fermentación en la producción de ramnolípidos. Materiales y mé todos. Se realizaron muestreos de suelos rizosfé ricos en tres zonas del Cauca. El mejor gé nero fue seleccionado para realizar los diseños experimentales (Plackett Burman y factorial 2²) y establecer las condiciones de producción para las ciné ticas de crecimiento a escala de Erlemeyer. Resultados. Se aislaron bacterias del gé nero Bacillus, Pseudomonas y del grupo Actinomycetes, siendo Pseudomonas el grupo con mayor respuesta en las pruebas preliminares de emulsificación. A partir de los resultados obtenidos en los diseños experimentales y ciné ticas de producción, se estableció que la síntesis de ramnosa asociada con ramnolípidos (3,2 g/l) y la emulsificación (68% EC24) se favorecieron significativamente (p<0.0001) al cultivar un inoculo de 5% v/v de Pseudomonas fluorescens en un medio compuesto por: aceite de soya 2% (v/v), K2HPO4 0,2% (p/v), extracto de levadura 0,4 g/l, NH4NO(3)3,7 g/l, 1 ml de elementos traza (CoCl(3)20 mg/l, H3BO(3)30 mg/l, ZnSO(4)10 mg/l, Cu2SO4 1 mg/l, Na2MoO(4)3 mg/l, FeSO(4)10 mg/l MnSO(4)2,6 mg/l) y pH 7.2. Conclusión. Se aislaron 3 gé neros microbianos a partir de rizosfera de fique, siendo Pseudomonas fluorescens la bacteria con mayor potencial en la producción de biosurfactantes de la familia de los ramnolípidos.

Objetivo. Isolar microorganismos da rizosfera da piteira capazes de produzir biossurfactantes, selecionar o melhor gênero para avaliar o efeito das condições nutricionais e de fermentação na produção de rhamnolipídeos. Materiais e mé todos. Foram realizadas amostragem de solos rizosfé ricos em três á reas do Cauca. O melhor gênero foi selecionado para realizar desenhos experimentais (Plackett Burman e fatorial 2²) e definir as condições de produção para as ciné ticas em escala de erlenmeyer. Resultados. Foram isoladas bacté rias do gênero Bacillus, Pseudomonas e grupo de Actinomycetes. As Pseudomonas foram o grupo com maior resposta nos testes preliminares de emulsificação. A partir dos resultados obtidos nos desenhos experimentais e ciné ticas de produção foi estabelecido que a síntese de ramnose associados com rhamnolipídeos (3,2 g/l) e a emulsificação (68% EC24) foram favorecidos significativamente (p<0,0001) ao cultivar um inoculo de 5% v/ v de Pseudomonas fluorescens em um meio composto por: óleo de soja 2% (v/v), K2HPO(4)0,2% (p/v), extrato de levedura 0,4 g/l, NH4NO3 3,7 g/l, 1 ml de oligoelementos (CoCl(3)20 mg/l, H3BO(3)30 mg/l, ZnSO(4)10 mg/l, Cu2SO(4)1 mg/l, Na2MoO(4)3 mg/l, FeSO(4)10 mg/l MnSO4 2,6 mg/l) e pH 7,2. Conclusão. Três gêneros microbianos foram isolados da rizosfera da piteira, sendo Pseudomonas fluorescens a bacté ria com maior potencial na produção de biossurfactantes da família dos rhamnolipídeos.

Evaluación de tres métodos para la inactivación de coliformes y Escherichia coli presentes en agua residual doméstica, empleada para riego / Evaluation of three methods for the inactivation of coliforms and Escherichia coli present in domestic wastewaters used in irrigation / Avaliação de três métodos para a inativação de coliformes totais e Escherichia coli presentes em águas residuais domésticas utilizadas para a irrigação

Objetivo. Evaluar tres tratamientos (lagunaje, fotocatálisis con TiO2 y desinfección química) para la inactivación de coliformes totales y Escherichia coli presentes en agua residual doméstica empleada para riego agrícola. Materiales y métodos. El agua residual fue caracterizada por medio de análisis físicos, químicos y microbiológicos. Posteriormente fue sometida a un tratamiento de lagunaje facultativo (TLF), pos tratamiento fotocatalítico (PTFTiO2/UV) y pos tratamiento químico (PTQ NaClO). Valorando la capacidad desinfectante de cada uno de ellos para inactivar coliformes totales y E. coli. A continuación se procesaron tres nuevos lotes de agua residual y se utilizaron para realizar pruebas de riego a escala de laboratorio por 30 días, empleando como modelo plantas de Lactuca sativa variedad Batavia y evaluando la concentración inicial y final de los dos grupos. Resultados. El PTFTiO2/UV fue significativamente superior que TLFLF y el PTQ NaClO (p<0,0001) obteniendo 100% de inactivación para coliformes y E. coli a los 30 minutos de irradiación a escala de reactor. Respecto a las pruebas de riego de L. sativa se demostró que al utilizar el agua tratada por PTFTiO2/UV no se presentó contaminación con E. coli y coliformes a los 30 días de proceso. Por el contrario en las plantas regadas con agua tratada por TLF y PTQ NaClO se observó un incremento en las dos poblaciones generando un problema de contaminación de las hortalizas al finalizar la prueba de laboratorio. Conclusión. La fotocatálisis heterogénea TiO2 fue un método eficaz para la reducción de coliformes y E.coli en aguas residuales domésticas.

Objective. To evaluate three treatments (facultative stabilization ponds, heterogeneous photocatalysis with TiO2 and chemical disinfection with sodium hypochlorite) for the inactivation of coliforms and Escherichia coli presen in domestic wastewaters used in agricultural irrigation. Materials and methods. Wastewater was characterized by physical, chemical and microbiological analyses and was then exposed to a facultative pond treatment (FPT), post-photocatalytic treatment (PTFTiO2/UV) and post-chemical treatment (PTQNaClO) to assess the disinfecting capacity of each method in the inactivation of total coliforms and E. coli. Three new samples of wastewater were processed and used in irrigation tests on a laboratory-scale basis for 30 days, using Lactuca sativa cultivar. Batavia as a model plant and evaluating the initial and final concentrations of the two groups. Results. PTFTiO2/UV was significantly higher than FPT and PTQNaClO (p<0.0001), obtaining 100% of inactivation of coliforms and E. coli after 30 minutes of irradiation at a reactor scale. Regarding the irrigation tests with L. sativa, we showed that using water treated by PTFTiO2/UV there is no contamination with E. coli and coliforms after 30 days. On the contrary, plants irrigated with water treated by FPT and PTQNaClO showed an increase in the two populations originating a contamination problem in the vegetable by the end of the laboratory experiments. Conclusion. The heterogeneous photocatalysis with TiO2 was an effective method in the reduction of coliforms and E. coli present in domestic wastewater.

Objetivo. Avaliar três tratamentos (lagoas, fotocatálise com TiO2 e desinfecção química) para inativação de coliformes totais e Escherichia coli presentes em águas residuais domésticas utilizadas na irrigação dos cultivos. Materiais e métodos. O efluente foi caracterizado por analises físicos, químicos e microbiológicos. Posteriormente foi submetido a tratamento de lagoas facultativas (TLF), pós-tratamento fotocatalítico (PTF TiO2/UV) e pós-tratamento químico (PTQ NaClO). Avaliando a capacidade desinfetante de cada um para inativar coliformes totais e E. coli. Posteriormente, foram processados três novos lotes de águas residuais para testar a irrigação em escala de laboratório por 30 dias, utilizando-se como modelo plantas de Lactuca sativa variedade Batavia e avaliando a concentração inicial e final dos dois grupos. Resultados. O PTFTiO2/UV foi significativamente maior a TLFLF e PTQ NaClO (p<0,0001) apresentando 100% de inativação para coliformes e E. coli em 30 minutos de irradiação a escala do reator. Quanto aos testes de irrigação de L. sativa foi demonstrado que, ao utilizar a água tratada com PTFTiO2/UV não se apresentou contaminação com E. coli e coliformes a 30 dias do tratamento. Em contrapartida, em plantas irrigadas com água tratada por TLF e PTQ NaClO observou-se um aumento nas duas populações gerando um problema de contaminação de hortaliças no final do teste de laboratório. Conclusão. A fotocatálise heterogênea TiO2 foi um método eficaz para reduzirem coliformes e E. coli em águas residuais domésticas.