ES2300229B1 - Bacillus subtilis bl 1808 (cect 7312) degradador del maderon y procedimiento para su aplicacion. - Google Patents
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Abstract
Bacillus subtilis BL 1808 (CECT 7312)
degradador del maderón y procedimiento para su aplicación.
Cepa bacteriana Bacillus subtilis BL 1808
(CECT 7312), caracterizada por su capacidad degradadora del maderón,
material compacto obtenido por moldeo, formado por una matriz
orgánica de residuos orgánicos, agrarios o forestales, previamente
reducidos a harina o polvo impalpable, y una mezcla de resinas
sintéticas polimerizables. Esta cepa ha sido aislada y
caracterizada para su inoculación en la matriz orgánica del maderón
durante su proceso de fabricación, mediante una operación que
consiste en crear una mezcla homogénea de un concentrado de
microorganismo con la harina o polvo de los residuos leñosos hasta
su desecación, como fase previa a la de mezclado con las resinas
polimerizables. Tiene especial aplicación en la fabricación de
ataúdes y féretros funerarios de dicho material, a fin de hacerlos
parcialmente autodegradables una vez enterrados.
Description
Bacillus subtilis BL 1808 (CECT 7312)
degradador del maderón y procedimiento para su aplicación.
La presente invención se refiere a una cepa del
microorganismo Bacillus subtilis (BL 1808, código interno
del laboratorio) para ser inoculado en la matriz del maderón de los
ataúdes y féretros funerarios fabricados con este material,
resultado del moldeo de una pasta de residuos orgánicos con resinas
sintéticas polimerizables, a fin de provocar su degradación una vez
enterrados. La invención comprende también el procedimiento por el
cual dicho microorganismo se aplica al maderón durante su proceso
de fabricación para que realmente sea eficaz.
Si bien la finalidad de la invención es
conseguir ataúdes y féretros de maderón parcialmente
autodegradables una vez enterrados, puede aplicarse igualmente a
otros contenedores o productos del mismo material que requieran de
dicha cualidad.
La cepa Bacillus subtilis BL 1808 ha sido
depositada con fines de patente en la Colección Española de
Cultivos Tipo (CECT), con fecha 16 de octubre de 2007, donde se le
ha asignado el número 7312. La CECT tiene su sede en el edificio de
investigación de la Universidad de Valencia, sito en el campus de
Burjassot (DP 46100 - Valencia, España).
La invención se encuadra dentro del campo de la
biotecnología, al disponerse de una cepa bacteriana que permite
hacer del maderón un producto autodegradable bajo tierra, así como
del procedimiento idóneo para su aplicación.
Maderón es el nombre comercial admitido por la
normativa técnica española, de un material compacto obtenido por
moldeo de una pasta formada por una mezcla de residuos leñosos y
forestales, especialmente cáscaras de frutos secos (almendras,
avellanas, piñones, etc.), previamente reducidos a harina o polvo
impalpable, con resinas sintéticas polimerizables, al margen de una
serie de aditivos y colorantes.
Se trata de un material de invención y
desarrollo tecnológico nacional, que dio lugar a la solicitud de
patente número P9002403, concebido para la fabricación por moldeo
de artículos compactos de todo tipo, tales como ataúdes, baúles,
cajas de instrumentos musicales, altavoces, estuches para joyería,
paneles, puertas y partes componentes de mobiliario y construcción,
y un largo etcétera, si bien donde ha encontrado una gran
aplicación en la actualidad, y de hecho fue el objetivo de la
señalada patente, es en la fabricación de ataúdes, féretros comunes
para sepelios, especialmente los destinados a la incineración, ya
que el material de base, tras la combustión, deja un mínimo de
residuos sólidos.
Hasta la aparición de maderón, la mayoría de los
contenedores de madera, y en particular a lo que a ataúdes se
refiere, se fabricaban a partir de piezas de este producto natural,
lo que suponía un laborioso proceso de producción y acabado final,
que conllevaba un elevado coste, agresión al medio ambiente, y, en
el caso particular de ataúdes destinados a incineración, un exceso
de residuos sólidos tras la combustión difícilmente eliminables,
problemas estos que hoy se encuentran bien resueltos por el
procedimiento alternativo de fabricación por moldeo en base a
maderón.
En efecto, el procedimiento de la referida
patente española P9002403, "Procedimiento de fabricación por
moldeo de artículos compactos y material de base para su
realización", solventa los inconvenientes indicados, derivados de
la utilización de la madera natural, mediante la utilización de un
material compacto, el maderón, cuya fase terminal de composición se
lleva a cabo en la propia operación de moldeo mediante un proceso
de polimerización a temperatura y presión controlada, a partir de
una pasta de material sintético formado por una mezcla de harina o
polvo impalpable de residuos leñosos, forestales o agrícolas,
especialmente cáscaras de frutos secos (almendras, avellanas,
piñones, etc.), con unas resinas sintéticas polimerizables en
contacto entre sí, con catalizadores y colorantes.
Entre estas resinas sintéticas polimerizables
entre sí, resultan especialmente indicadas las resinas
Poliolpoliéter con catalizador aminado (conocida como Poliol 9120)
y la 4,4'diisocianato difenilmetano (MDI, más conocido como
Isocianato), de fórmula empírica C15H10O2N2, resinas del tipo de
alcohol polivinílico o similares.
Los ataúdes y féretros fabricados por este
procedimiento ofrecen la ventaja de poder obtener todo tipo de
formas en un único cuerpo principal (crucifijos, imágenes,
relieves,...), debido a la propia técnica de moldeo, con la
posibilidad además de poder ser sometidos a las operaciones
convencionales de mecanización (taladrado, atornillado, lijado,
etc.) y de acabado superficial (pintado, barnizado, lacado, etc.),
consiguiéndose una buena imitación de la madera.
Por otro lado, en lo que respecta a los ataúdes
y féretros destinados a incineraciones, las cualidades y la
combustibilidad de los integrantes de la mezcla que compone
maderón, garantizan una incineración rápida y perfecta y una
disminución máxima de los residuos propios, que prácticamente
quedan limitados a los de la harina o polvo de residuos leñosos, lo
cual evita los problemas derivados de la incineración de los
ataúdes clásicos de madera, que dejan, tras la combustión, una
cantidad de residuos sólidos considerables que, además de tener que
ser eliminados, suponen una sustancial alteración de los restos
orgánicos incinerados y del volumen ocupado finalmente por el
conjunto.
Por todo ello, la gran aplicación actual del
maderón es en la fabricación de ataúdes, especialmente los
destinados a sepelios por incineración. Tanto es así, que por
resolución nº 16752, de 15 de julio de 1985, de la Dirección
General de la Salud Pública, se autorizó ya el "uso de material
sintético denominado comercialmente Maderón para la fabricación de
féretros comunes" y que se ajusta a las características
contenidas en la norma UNE
11-031-93, siendo válido tanto para
inhumaciones como para incineraciones. Asimismo ha sido homologado
como féretro especial para traslados por el Director General de
Salud Pública de la Consejería de Sanidad de la Comunidad de
Madrid, según Resolución de 17 de marzo de 2000.
Sin embargo, pese a las señaladas virtudes de
maderón que le han convertido en material oficialmente recomendado
para ataúdes y féretros, incluso material homologado en lo que
respecta a los féretros para traslados, el material presenta un
inconveniente cuando su uso son los féretros destinados a sepelios
por inhumación, que es la gran lentitud con que se produce su
degradación, dado la arquitectura de su composición y al hecho de
que sea un material completamente hidrófugo (impermeabilizante y
aislante frente a la humedad).
Una característica deseada de los ataúdes para
sepelios es la de su rápida degradación una vez enterrados, de
forma digamos simultanea a la de los cuerpos orgánicos que
encierran; de lo contrario, con el tiempo pueden existir problemas
derivados de gases de descomposición, sobrepresiones, etc. Pues
bien, en el caso de maderón hay que decir que esta degradación no
llega a producirse ni tan siquiera en las condiciones óptimas para
la biotransformación de la materia orgánica.
La invención que da lugar a la presente
solicitud de patente, tiene precisamente la finalidad de dar
solución e este problema, haciendo del maderón un material para
ataúdes destinados a sepelios por inhumación tan ventajoso, si
cabe, como para los ataúdes destinados a incineración.
Se sabe que maderón cuenta con una matriz
orgánica, formada por las cáscaras trituradas de frutos secos y
otros residuos orgánicos y forestales, y un cuerpo de composición
sintética, constituido por las resinas polimerizantes y sus
aditivos. El problema viene de que la matriz orgánica requiere de
un conjunto de condiciones para su biodegradación, que no se dan
dentro del propio material en que se encuentra.
Las investigaciones realizadas por el equipo
inventor han permitido encontrar un microorganismo capaz de
degradar la matriz orgánica de maderón. Pero esta característica no
resulta determinante por si misma, ya que ese microorganismo debe
tener la mayor accesibilidad a la matriz del compuesto para ser
eficaz, por lo que profundizando en la investigación se ha
desarrollado un procedimiento de aplicación del microorganismo a
dicho material objeto de degradación.
La invención es importante, ya que no existen
ensayos publicados sobre la degradación de "maderón" como
material complejo, ni microorganismos descritos como competentes
para su biotransformación, lo que supone un problema sin resolver
sobre el uso de este material, cuando es esa una de sus
finalidades. Sirva como ejemplo su empleo en la fabricación de
féretros.
El referido microorganismo degradador del
maderón, objeto de la presente invención junto con el procedimiento
para su aplicación, es el Bacillus subtilis BL 1808 (CECT
7312), un microorganismo del género Bacillus que actúa primero de
forma directa mediante la biodegradación de la matriz orgánica
del material, y después, de forma indirecta sobre el cuerpo de
composición sintética, por la acción de los metabolitos ácidos
derivados de los subproductos microbianos resultantes de la
biotransformación orgánica, que favorece el ataque químico de las
resinas
polimerizadas.
polimerizadas.
Una vez aislado y caracterizado, se ha
constatado que Bacillus subtilis BL1808 presenta una
actividad bioquímica indicadora de su potencial capacidad de
provocar la degradación de la matriz orgánica del maderón, formada
a partir de las cáscaras de frutos secos y otros residuos leñosos y
forestales, en aquellos productos que requieran biodegradarse, como
es el caso particular de los ataúdes y féretros funerarios una vez
enterrados.
Entre sus características destacan las
siguientes:
Es un microorganismo mesófilo, por lo que la
temperatura ideal de incubación debe situarse entre los 28 a 40
grados centígrados; pero mantiene una tasa de crecimiento a
temperaturas de entre 10 a 28ºC siempre que se den las condiciones
ecofisiológicas que la bacteria requiere.
Asimismo, la fase esporulada del microorganismo
es termorresistente, de manera que soporta temperaturas por debajo
de 80ºC durante largos periodos de tiempo, lo que le hace ideal
para ser incluido en la matriz orgánica durante el proceso de
fabricación de las distintas piezas.
Mantiene un metabolismo
aerobio-anaerobio facultativo y es capaz de
biotransformar "maderón" en ambas condiciones.
Se comporta como ácido tolerante pero mantiene
una tasa de biotransformación óptima en pH de 5,5 a 7.
Tiene una actividad degradadora de las grasas
esterasa, esterasa lipasa y lipasa.
Además, es un microorganismo que resiste
periodos de desecación larguísimos y se presenta viable aunque pase
mucho tiempo desde la fabricación de los productos sobre los que
se aplica hasta su empleo. En el caso de los ataúdes, resiste en la
matriz del material sin desnaturalizarse, aunque los ataúdes estén
almacenados durante largos periodos de tiempo, con la capacidad de
activarse en el momento de ser enterrados (justo para cuando está
ideado su uso).
Cabe también destacar que se trata de un
microorganismo que no presenta factores de virulencia, por lo que
es inocuo para la salud humana durante el procedimiento de
aplicación, y a la vez, es beneficioso para el medio ambiente
puesto que tiene una alta como biotransformante.
Por tanto, Bacillus subtilis BL 1808
puede ser utilizado para su aplicación en cualquier material
clasificado como maderón, es decir, obtenido por moldeo de una
pasta formada por una mezcla de residuos orgánicos, agrarios o
forestales, normalmente cáscaras de almendras, avellanas, piñones y
otros frutos secos, previamente reducidos a harina o polvo
impalpable, con resinas sintéticas polimerizables, con el objeto de
incrementar notablemente su capacidad de degradación.
El procedimiento desarrollado para la aplicación
eficaz de Bacillus subtilis BL 1808 a dicho material
sintético de ataúdes, féretros funerarios y cualesquiera otros
productos objeto de degradación, y que también se reivindica como
de propia invención, consiste básicamente en la inoculación del
microorganismo en la matriz orgánica del maderón durante su proceso
de fabricación, mediante una operación realizada una vez triturados
los residuos leñosos, agrarios o forestales de partida, por la cual
se crea una mezcla homogénea de un concentrado de microorganismo
con la harina o polvo resultante de dichos residuos, continuándose
después con el procedimiento de mezclado de este subproducto con
las resinas sintéticas polimerizables, de la misma forma que se
viene haciendo con la fase orgánica carente de microorganismo.
La ventaja conseguida con la presente invención
queda clara a la vista de lo que antecede: el disponer de una cepa
bacteria capaz de degradar el maderón, así como su procedimiento de
aplicación a la matriz orgánica de este material, consiguiéndose
que los ataúdes y féretros fabricados en base al mismo,
especialmente los destinados a sepelios por inhumación, sean
fácilmente degradables una vez enterrados, lo que hasta ahora no
era posible.
El procedimiento por el cual actualmente se
fabrica los ataúdes y féretros de maderón es básicamente el
preconizado por la patente de invención arriba referenciada, que
data del año 1990. En esencia consiste en la preparación previa a
la fase de moldeo, de una pasta formada por una mezcla de la harina
o polvo de los residuos leñosos con las resinas sintéticas
polimerizables en contacto entre sí, con catalizadores y
colorantes. La mezcla se lleva a cabo en dos fases independientes:
por una parte, se mezcla una de las resinas con la harina o polvo
de los residuos, en una proporción de 20 a 30% de esta ultima
respecto al de la resina utilizada, mientras que por otra parte, e
independientemente, se mezcla asimismo una proporción análoga de la
propia harina con otra resina manteniendo ambas mezclas separadas y
bajo agitación, a temperaturas de 22 a 28ºC, a la vez que se les
añade un 1 a 5% en peso de pigmentos de óxidos minerales.
Así formadas las dos mezclas y preparado el
molde correspondiente, dotado de sistema de calefacción y
refrigeración para mantener una temperatura constante, y con la
forma exacta y completamente acabada del ataúd o féretro a obtener
(relieves, grabados superficiales tales como crucifijos, imitación
de acolchados, etc.), se mezclan íntimamente dichas mezclas a
partes iguales y se vierte acto seguido la cantidad adecuada de la
masa resultante en el interior del molde, iniciándose de forma
espontánea e imparable el proceso de polimerización, hasta quedar
conformada la pieza en el interior del molde.
Para la inclusión de la cepa propuesta como
invención, el microorganismo BL 1808 CECT 7312, en la matriz del
maderón y así obtener ataúdes y féretros con la capacidad de
autodegradarse una vez enterrados, la cepa debe tener unas
condiciones ecofisiológicas adecuadas. Entre estas caben destacar
dos: en primer lugar, es fundamental la accesibilidad del
microorganismo hasta la matriz orgánica del maderón, por lo que es
deseable que quede incluida durante el proceso de fabricación, y en
segundo lugar, debe disfrutar de disponibilidad de agua, lo cual
está garantizado por la humedad de un entorno subterráneo.
El ataque biológico se produce desde fuera hacia
adentro del material. Las esporas de la cepa al germinar dejan un
poro por el que penetra el agua hasta la espora siguiente, siendo
el flujo de agua originado el que permite la germinación de las
bacterias y la biodegradación de la matriz orgánica de
"maderon" en toda la pieza.
El inóculo de la bacteria en la matriz orgánica
del maderón puede preparase a partir de cualquier medio general
completo y complejo. Debe inocularse al producto final a partir de
la fracción orgánica en una temperatura de hasta 70ºC, por lo que
es perfectamente compatible con el procedimiento de mezclado usual,
realizado a temperaturas de 22 a 28ºC.
El procedimiento empleado es el siguiente: Tras
el cultivo, se procede a un centrifugado y concentrado del
microorganismo. El volumen y concentración de la bacteria debe
adecuarse al diseño de la pieza a biodegradar, en nuestro caso, el
ataúd funerario. Se elimina el sobrenadante del concentrado, y el
depósito se mezcla homogéneamente con la harina o polvo impalpable
de los residuos leñosos, normalmente cáscaras de almendra para los
ataúdes, hasta su desecación. De este modo, resulta la fracción
orgánica completa, que incluye al microorganismo, que es la que se
mezcla con las resinas sintéticas polimerizables siguiendo el
procedimiento arriba apuntado.
A continuación se expone el ensayo en el que se
valora la capacidad degradativa de la bacteria cuando la
accesibilidad de esta es idónea y las condiciones de reincubación
son óptimas para el microorganismo en comparación con un empleo
normal del material maderón.
El ensayo consiste en medir la tasa de
degradación de maderón en el suelo, mediante una serie de probetas
incubadas bajo tierra, antes y después del tratamiento con la cepa
Bacillus subtilis BL 1808 CECT 7312, y comparar los
resultados obtenidos.
Primero se incubaron probetas de maderón sin
tratar a una profundidad de 30 centímetros en campo abierto y en
suelo libre. Se incubaron tres probetas para cada valor.
La Tabla I muestra la valoración de la tasa de
degradación de maderón en suelo libre, donde Po es la media de la
variable ``peso de la probeta de ``maderón'' en gramos antes de ser
enterrado P1 es la media de la variable ``peso de la probeta
``maderón'' en gramos después de un año, P2 corresponde al cálculo
de la variable ``peso en gramos de la probeta de ``Maderón''
degradada (Po-P1), y T1 es la tasa de degradación
de la probeta de "maderón" por día (P2/365) en gramos.
Después se procedió al tratamiento de las
probetas de maderón con la cepa bacteriana Bacillus subtilis
BL 1808. El tratamiento consistió en la inmersión en un medio
mínimo de las probetas en las que se había incluido un inoculó una
suspensión de 1 ml de la cepa a una concentración estándar de 0,5
McFarland. Se incubaron 3 probetas de "maderón" para cada
valor. La condiciones de incubación fueron según los requerimientos
ecofisiológicos de la cepa.
La Tabla II recoge la valoración de la tasa de
degradación de "Maderón" después de tratamiento con la cepa de
B. subtilis BL1808 CECT 7312, donde Po es la Media de la
variable ``peso de la probeta de ``maderón'' en gramos antes de ser
tratado, P3 la media de la variable ``peso de la probeta
``maderón'' en gramos después 3 días de tratamiento, P4 el cálculo
de la variable ``peso en gramos de la probeta de ``Maderón''
degradada (Po-P3), y T2 la tasa de degradación de
la probeta de "maderón" por día (P4/365) en gramos.
La Tabla III compara la tasa de degradación por
día entre el tratamiento en suelo libre y el tratamiento en
presencia de la bacteria. Tc=T2/T1.
\vskip1.000000\baselineskip
La Tabla IV muestra la estadística descriptiva
de la variable Tc.
\vskip1.000000\baselineskip
La Tabla V muestra la actividad enzimática de la
cepa a las 24 horas según el método API ZYM BioMèrieux©
Los resultados obtenidos permiten concluir que
el efecto degradador de la bacteria B. subtilis BL1808 CECT
7312 sobre el material maderón es, de media, 150 veces mayor que la
misma actividad en ausencia de esta bacteria. Esta capacidad
degradativa puede incluso registrar valores 304 veces superiores a
estos.
Generalmente los estudios dirigidos hacia la
biodegradación se han realizado bajo condiciones de anaerobiosis
pero no exclusivamente. Nuestro estudio se ha realizado en
condiciones aerobias lo que puede generar alternativas a los
diferentes métodos de biodegradación.
La invención expuesta tiene una aplicación
industrial sobresaliente, dado que se ha sido concebida para
resolver un problema de la industria de ataúdes y féretros
destinados a sepelios por inhumación, que es lenta y dificultosa
degradación una vez enterrados.
Claims (4)
1. Bacillus subtilis BL 1808 (CECT 7312),
microorganismo del género Bacillus, caracterizado por
su capacidad degradadora del maderón, material compacto formado por
una matriz orgánica de residuos orgánicos, agrarios o forestales,
y una mezcla de resinas sintéticas polimerizables, actuando primero
de forma directa mediante la biodegradación de la matriz orgánica,
y después, de forma indirecta sobre el cuerpo de composición
sintética, por la acción de los metabolitos ácidos derivados de los
subproductos microbianos resultantes de la biotransformación
orgánica, que favorece el ataque químico de las resinas
polimerizadas.
2. Uso de Bacillus subtilis BL 1808 (CECT
7312), según reivindicación 1, para su aplicación en cualquier
material obtenido por moldeo de una pasta formada por una mezcla de
residuos orgánicos, agrarios o forestales, previamente reducidos a
harina o polvo impalpable, con resinas sintéticas polimerizables,
con el objeto de incrementar su capacidad de degradación.
3. Uso de Bacillus subtilis BL 1808 (CECT
7312), según reivindicación 2, para su aplicación en cualquier
material obtenido por moldeo de una pasta formada por una mezcla de
cáscaras de almendras, avellanas, piñones y otros frutos secos,
previamente reducidos a harina o polvo impalpable, con resinas
sintéticas polimerizables, con el objeto de incrementar su
capacidad de degradación.
4. Procedimiento para la aplicación del
microorganismo Bacillus subtilis BL 1808 (CECT 7312) en el
material maderón a los fines de las reivindicaciones anteriores,
caracterizado esencialmente por la inoculación del
microorganismo en la matriz orgánica del maderón durante su proceso
de fabricación, mediante una operación que consiste en crear una
mezcla homogénea de un concentrado de microorganismo con la harina
o polvo impalpable de los residuos leñosos, hasta su desecación,
como fase previa a la de mezclado con las resinas
polimerizables.
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