Fungal biodegradation of rigid polyurethane

Abstract

FUNGAL BIODEGRADATION OF RIGID POLYURETHANE. Polyurethane (PU) is one of the most widely used polymer materials. This generates a serious environmental problem because of its poor biodegradability since most of the native microorganisms cannot use it as a source of nutrients. Several techniques involving mechanical and chemical processes have been used for its recovery and reuse; however, the problem of contamination has not been solved, and recently research has focused on developing strategies that use different microorganisms for the biodegradation of PU. In this work, the biodegradation and enzymatic capacity of three fungal strains were evaluated. Thermogravimetric and infrared spectrophotometry analyzes were used to evaluate the ability of the three fungal strains to biodegrade PU and also their enzymatic activities were studied. It was found that a strain of Trichoderma was able to modify the PU structure enough that the changes were detected by both TGA and FTIR. These changes can be caused by urease activity that breaks down carbon-nitrogen bonds in the structure because the signals suggesting the formation of carboxylic acids and decreasing corresponding to carbon-nitrogen bonds of the urethane bond are increased.Keywords: polyurethane; biodegradation; filamentous fungi. INTRODUCCIONEn el mundo, los polímeros son los principales responsables del deterioro del medio ambiente.1 Dentro de estos, los poliuretanos (PU) son ampliamente usados como materia prima en diversas industrias, desde muebles y automóviles, a aislamientos térmicos de barcos y materiales médicos.2 Son sintetizados a partir de polioles y poliisocianatos y se caracterizan por ser insolubles en agua.3 El problema principal radica en su acumulación y no biodegradación por parte de los microorganismos existentes, que no cuentan con estrategias de biodegradación contra esta estructura polimérica. 4 Cada año, más de 5 millones de toneladas de residuos que contienen diferentes plásticos y espumas de PU son generados en los Estados Unidos y Canadá, 3 por lo que la degradación del PU y el descubrimiento de microorganismos capaces de aprovecharlo como fuerte de carbono o nitrógeno, se ha convertido en un pilar dentro de la investigación científica hacia una química más verde. 5Los polímeros pueden ser sustratos potenciales para microorganismos quimioheterotrofos.6 Se han aislado tanto bacterias como hongos filamentosos capaces de degradar PU.7 Los géneros de hongos encontrados han sido Geomyces pannorum y Nectria sp, principalmente, además de Cylindrocladiella parva, Penicillium inflatum, Plectosphaerella cucumerin y P. inflatum, Alternaria, Penicillium venetum, Neonectria ramulariae y Penicillium viridicatum. Los poliurteanos están conformados por regiones C-C, C-N y C-O y poseen un enlace característico, el enlace uretano, similar al enlace peptídico y a la urea. La principal funcion del enlace uretano es unir cadenas orgánicas de polioles y poliisocianatos, para formar la unidad polimérica del poliuretano, la cual diferencia a cada poliuretano ...