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Universidad Autónoma Benito Juárez de Oaxaca Biotecnología

“DEGRADACIÓN DE POLIETILENO EXPANDIDO POR LA LARVA TENEBRIO MOLITOR Y EL APROVECHAMIENTO DE SUS EXCRETAS”

Integrantes del equipo: Blas Hernández Yesenia Wuendolin Carrada Zurita Juan Marcos Delgado Gómez José Gerardo

Asesor: biólogo Fernando García Huerta Ciclo escolar 2020 - 2020

Introducción La gran mayoría de los materiales que utilizamos en nuestra vida diaria poseen derivados del plástico, debido a que actúa como sustituto de otros materiales más costosos y a la creación de otros nuevos, más versátiles y con mejor diseño. Iniciando su crecimiento en el mercado tras la revolución industrial debido al incremento estándar de vida en las ciudades y al rápido crecimiento de la población[ CITATION Jua14 \l 2058 ] Uno de los derivados del plástico que ganó popularidad entre las personas fue el polietileno ((C2H4)n). Desde que se sintetizó en 1933 para facilitar y brindar apoyo a la vida cotidiana se ha ido produciendo en masa hasta la época actual, por los beneficios que trajo; sin embargo, esto a su vez ha traído terribles consecuencias ya que es uno de los principales agentes contaminantes de los medios físicos terrestres, mixtos y acuáticos. Se han propuesto alternativas para la disminución en la producción del plástico sintético y sus derivados, ya sea su reutilización, reciclado u optar por productos biodegradables. En México, el tema del reciclaje es poco alentador. La gran cantidad de residuos que se generan aún no se refleja de manera significativa en la reutilización de los mismos[CITATION Jua141 \t \l 2058 ] Buscando métodos para la biodegradación segura del polietileno se han encontrado organismos que pueden comer estos materiales. En el 2015 se realizó un estudio con las larvas del gusano de la harina (Tenebrio molitor) que demostraron que la especie consumía tal material y degradaba su estructura a moléculas más simples a través de microorganismos que habitaban en el sistema digestivo de la especie y de igual manera se han ido aprovechando el uso de los desechos de estos animales, usando sus excretas en forma de abono orgánico Uno de los derivados del polietileno más utilizados en el estado de Oaxaca es el unicel (polietileno expandido) ya que, al ser un material de uso rápido es muchas veces olvidado en el medio ambiente. En la capital del estado, a finales de octubre del 2018, entraron en vigor las sanciones a quienes otorguen unicel en la expedición de alimentos. Al reformarse el artículo 16 del “Reglamento para el funcionamiento de establecimientos comerciales en el municipio de Oaxaca de Juárez”, en la que se establece la prohibición de utilizar “envases de polietileno expandido (EPS) y/o unicel a la venta o entrega de alimentos [ CITATION Dip19 \l 2058 ]

No obstante, esta ley no ha conseguido ser respetada por una parte de los habitantes, como lo son los vendedores ambulantes, comedores o tiendas de abarrotes, quienes a pesar de su prohibición lo siguen utilizando. Por tal motivo, este proyecto tratará en evaluar en qué medida la biodegradación de polietileno expandido por la larva Tenebrio molitor favorece a la germinación de semillas de frijol para así sacar provecho de esta problemática.

Antecedentes Uno de los polímeros más utilizados a nivel mundial es el poliestireno junto con el polietileno, polipropileno y el PVC con una demanda mundial de aproximadamente 21.6 millones de toneladas al año (Góngora, 2014). Uno de los riesgos medioambientales ocasionados por la producción de espuma de poliestireno es que libera sustancias químicas perjudiciales a la atmósfera e incrementa los gases de efecto invernadero, con lo que aumenta la contaminación de nuestro suministro de aire y de la capa de ozono. El polietileno ((C2H4)n) fue sintetizado en la forma que lo conocemos actualmente por Reginald Gibson y Eric Fawcett en 1933. Este novedoso descubrimiento trajo muchos beneficios y comodidad a la sociedad, pero la acumulación de este ha provocado una de las mayores contaminaciones. Actualmente se ha desarrollado una búsqueda de alternativas que permitan disminuir el impacto ambiental de los plásticos sin renunciar a las ventajas de su utilización, por lo que se ha recurrido a diversos métodos y alternativas para su control [CITATION Ale18 \l 2058 ] La actividad económica es la principal responsable por los problemas de contaminación actuales por lo que la política ambiental debe entrar en acción y establecer directrices tendientes a aminorar los costos ambientales, una de estas es desarrollar una industria de reciclaje y recuperación de materiales secundarios, a pesar de esto, las cifras en México son poco alentadoras. La gran cantidad de residuos que se genera aún no se refleja de manera significativa en su reutilización. De acuerdo con la Semarnat los rellenos sanitarios y los tiraderos a cielo abierto son receptores del 75% de los residuos lo que imposibilita la reutilización [ CITATION Jua142 \l 2058 ] El escarabajo molinero (Tenebrio molitor), estado adulto del gusano de la harina, es de color castaño negruzco, con pequeños punteados en los élitros y el pronoto y un tamaño

de entre 12 y 17 mm de longitud y 4 mm de ancho. La larva es amarilla, cilíndrica y alargada, llegando a medir de 20 a 30 mm, con pequeñas patas torácicas. Se encuentra extendido por prácticamente todos los lugares del planeta ligados al hombre, alimentándose principalmente de harina u otros productos de origen cereal como pastas, salvado o galletas, aunque también es capaz de consumir papel, cartón, maderas blandas, carne seca, cueros y cortezas de árboles viejos, pudiendo constituir una importante plaga en almacenes (Howard, 1955; Dierl & Ring, 1995; Chinery, 1997; Chinery, 2001; Moreno & Álvarez 2005; Triplehorn et al., 2005; Argueta-Reyes & Ramos Meléndez, 2013; Spang, 2013). En condiciones ambientales, la hembra puede poner de 300 a 600 huevos durante toda su vida, cuya incubación dura un par de semanas, momento en el que surgen las larvas, que se desarrollarán hasta el otoño, pasando por entre 13 y 20 mudas, manteniéndose en estado de hibernación durante el invierno y comenzando su estadio de pupa en primavera, surgiendo los imagos o adultos en pocas semanas. Por lo tanto, en la naturaleza (siempre ligado al hombre) su ciclo de vida es anual, destacando que temperaturas inferiores a -12ºC y superiores a 41ºC son letales para la especie (Daggy, 1946; Moreno & Álvarez 2005; Argueta-Reyes & Ramos-Meléndez, 2013; Spang, 2013; Park et al., 2014; Escaso et al., 2015). En relación con la agricultura, el gusano de la harina representa una excelente fuente de abono orgánico procedente de sus deposiciones intestinales, cuya composición dependerá de su alimentación (Julca-Otiniano et al., 2006; García-Serrano et al., 2010; Poveda, 2015). Yang Yu, et al. (2015). En su investigación “Biodegradation and Mineralization of Polystyrene by Plastic-Eating Mealworms. 2. Role of Gut Microorganisms”, el estudio se realizó en la Universidad Beihang, Beijing en China. El objetivo del estudio fue determinar si la supresión de los microorganismos de los intestinos de este gusano puede perjudicar su capacidad para la biodegradación de poliestireno (PS) y mineralización y aislar las bacterias degradantes de PS de los intestinos del gusano para entender el rol de la microbiota del interior del gusano en la biodegradación del PS, una de ellas, la Exiguobacterium sp. Según RAMOS, Julieta, et. al. (2008). En su estudio: “Utilización potencial de la excreta del gusano amarillo de las harinas como abono orgánico”. Esta investigación se presentó

en la UNAM, México. Se planteó como objetivo del estudio determinar la productividad del excremento del Tenebrio molitor, su análisis químico proximal y eficiencia como abono. El problema trató de la ausencia de nutrientes en el suelo por las distintas actividades productivas, los cuales nos llevan a utilizar abonos, lo cual es de necesidad para dar compensación al desgaste del suelo. Por ello, la utilización de otros nutrientes como el abono de insectos es factible por la expansión de estos, además como alternativa. La metodología describe que se alimentó a los gusanos (T. molitor) con desechos orgánicos de origen vegetal con levadura de cerveza al 5%, en cajas de 1Kg. de capacidad con 27ºC aproximadamente y 60 a 70ºC de humedad relativa. Las conclusiones indican que las plantaciones con abono de T. molitor produjeron plantas con mayor tamaño, coloración más verde oscuro y mayor superficie foliar. Según NG, Joseph. (2009).En su estudio “Efectos del T. molitor Linnaeus en la degradación y conversión de desperdicios de comida en fertilizante orgánico””. Presentada en la Universidad Tecnológica de Nanyang, Singapur. La problemática radicó en la disminución de los desperdicios de comida y convertirlos en fertilizantes, de los cuales la disminución del contenido de nitrógeno ha sido un problema muy común, la solución puede estar en el gusano de la harina o mejor conocido como T. molitor, cuya crianza puede ser casera y es una especie fácil de conseguir. La metodología del estudio indicó sobre la crianza del gusano de la harina entre 60 a 70% de humedad y un pH entre 6 y 8,5, con una tasa de supervivencia de 88% fueron observadas en la degradación de desperdicio de comida. Lo cual se apreció una reducción de masa de 32,9% de la comida dada por la ingestión de las larvas en sus 4 fases, de las cuales la tasa más alta de alimentación fue de 29,8g./día. Referente a los nutrientes N,P,K; hubo un aumento promedio en el contenido de nitrógeno de 20,64%.Los aumentos de fósforo y potasio en las 4 fases fueron 127,36% y 27,5% respectivamente. Concluyendo que la metabolización del gusano de la harina y su excreta pueden usarse como fertilizantes, Además el proceso del gusano de la harina fue maduro y no inhibió la germinación de las semillas. En la investigación de Daviran (2017) “Biodegradación de la Espuma de Poliestireno por la larva del Tenebrio molitor para la producción de Abono, 2017” se basó en la biodegradación de la espuma de poliestireno, poliestireno expandido o tecnopor (EPS) por la larva Tenebrio molitor para la producción de abono y así mismo determinar la eficiencia de la biodegradación; en la cual se comprobó que tuvo una influencia en la producción de abono favorable para el consumo de EPS, excreta producida y negativa

para la variación de biomasa, los cuales permitieron obtener un abono con nutrientes como nitrógeno(3,92%) , fósforo (0,3%) y potasio (0,78%), combinado con factores como el canibalismo, residuos de piel, cambio de fase y condiciones ambientales caseras. La eficiencia de la biodegradación de EPS indico que la especie tuvo una eficiencia de 12,20% en el consumo de EPS D10 por 8 días, 2,60% para la producción de excreta con el tratamiento EPS D40 por 8 días y la pérdida de biomasa fue de 2,84% para el tratamiento de EPS D10 por 4 días. Los cuales indicaron una baja eficiencia, por lo cual no son aceptables para llevarse a gran escala [ CITATION Pet17 \l 2058 ]

Objetivo general Evaluar en qué medida la biodegradación de polietileno expandido por la larva Tenebrio molitor favorece a la germinación de semillas de frijol.

Objetivos específicos 

Determinar el porcentaje de biodegradación de polietileno expandido bajo un sistema controlado.



Comparación de las excretas obtenidas de los diferentes terrarios.



Valorar la apariencia morfológica de los tenebrios alimentados con polietileno expandido en cada una de sus fases.

Hipótesis Las excretas de las larvas de Tenebrio molitor que fueron alimentadas con polietileno expandido tienen la misma eficiencia en germinación que las excretas de las larvas que fueron alimentadas con material orgánico.

Planteamiento del problema Desde la época industrial se ha incrementado la producción de plástico y sus derivados, debido a que son de uso rápido y práctico. En tiempos posteriores estos han ido provocando un crecimiento gradual en la contaminación mundial y alteración del medio

ambiente por su tardía degradación, por lo cual se ha implementado medidas para su reutilización, reciclado y sustitución en el mercado. La mayor parte de estas alternativas tienen costos muy elevados por lo que para países subdesarrollados sería difícil obtenerlos, como es el caso de México. No obstante se han hecho investigaciones en donde se ha comprobado que algunos organismos son capaces de degradar ciertos polímeros, como es el caso del polietileno expandido (EPS), gracias a su variada micro biota intestinal. La larva Tenebrio molitor presenta una serie de bacterias que pueden acompañar a sus deposiciones intestinales y que son beneficiosas para la agricultura (Jung et al., 2014; Wang & Zhang, 2015; Li et al., 2016; Stoops et al., 2016)

MATERIALES Y MÉTODOS Este proyecto se llevará a cabo en el laboratorio de las instalaciones del ESBIT, en la Universidad Autónoma Benito Juárez del estado de Oaxaca, ubicada en el municipio de Oaxaca de Juárez, Oaxaca. Se adquirirán 200 larvas de Tenebrio molitor en distintos establecimientos dedicados a la venta de insumos para animales. Después de esto, se transportarán al laboratorio en un recipiente que tenga su temperatura óptima para su sobrevivencia. Se dividirán en 2 grupos de 100 larvas y se tomarán sus medidas morfo métricas para su comparación al final del proyecto. Se armarán 2 terrarios con las medidas de 50 cm x 70 cm al que se hará unas pequeñas aberturas en forma de cuadrados para que entre el aire, y se taparán con mallas para evitar la fuga de los individuos; la temperatura para su crianza deberá ser de unos 27°C aproximadamente con una humedad relativa de 60%-70% y un fotoperiodo de 12 horas debido a su fobia a esta (RAMOS, Julieta, et. al. 2008). En el primer terrario se tendrá como sustrato materia orgánica, como lo son las cáscaras de plátano y harina de trigo; en el segundo se tendrá como sustrato 50 gramos de unicel y se dará semanalmente 20 gramos de cáscara de plátano como fuente de agua ya que, según el estudio realizado por Reyes (2013), en la comparación de tres clases de alimento, es de gran importancia poder suministrar un alimento seco y un alimento que proporcione agua.

Se harán revisiones de los terrarios cada 12 horas para checar temperatura, humedad, y ciclos de los tenebrios; semanalmente se recolectaran las excretas por 45 días. Después de este periodo se medirán los porcentajes de polietileno expandido consumido por éstos y se usaran las excretas para evaluar el producto obtenido, así verificando si este es viable para la creación de pequeños cultivos.

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