Valorización de residuos sólidos de curtiembre: biotransformación fúngica del pelo vacuno

El presente trabajo de Tesis Doctoral trata la revalorización de uno de los residuos sólidos generados en la industria del cuero local, el residuo pelo (RP). Este residuo se produce a partir del cambio en el proceso de depilado hacia una tecnología más limpia, el “depilado conservador del pelo”. El pelo mantiene sus propiedades de fibra y se convierte en un residuo sólido de naturaleza proteica refractario a la degradación. En relación al depilado tradicional o destructor implica la reducción de la carga orgánica del efluente en un 40% a 60% en términos de DQO, la disminución de la concentración de sulfuro en un 50% y de los sólidos suspendidos sedimentables en un 75%. La magnitud de su generación alcanza el 10 % al 20 % en peso de las pieles saladas, por lo que una curtiembre mediana produce 1 t por día. La valorización de este residuo mediante la biotransformación comenzó con el aislamiento de cepas fúngicas de suelo y de muestras clínicas causantes de onicomicosis. Se determinaron sus actividades proteolíticas, queratinolíticas, colagenolíticas a partir de sus extractos crudos obtenidos tanto en medio líquido como en sólido, usando el RP como sustrato para el cultivo. Se seleccionó a Trichophyton ajelloi. Se estudió la optimización en las condiciones de cultivo y de las distintas actividades de su extracto enzimático en diferentes condiciones físico-químicas, mediante la adaptación y puesta a punto de protocolos, en especial de la actividad queratinolítica con RP. La degradación fúngica se puso en evidencia mediante técnicas de Microscopía Electrónico de Barrido y de Transmisión, Espectroscopía Dieléctrica y colorimétricas. Se aplicó el extracto enzimático a escala piloto en la etapa de remojo, depilado y purga de pieles bovinas en Tecnología del Cuero. Estos ensayos de actividad queratinolítica in vitro e in vivo de económica implementación constituyen un paquete tecnológico para predecir la acción enzimática en el depilado en pos de producir cueros de calidad y sustituir importaciones para la industria curtidora local.Facultad de Ciencias Exacta

A new fungal isolates applicated to bovine skin in beamhouse processes

Content: Beamhouse area is an important step in leather technology, either in the final quality of the leather or in the contribution to the contamination of effluents. In unhairing process, the use of enzymes as sulphide assistants can reduce sulfhidric gas emissions to reach permitted levels for health. The characterization of enzymatic extracts allows controlling the proteolysis mechanism so that its action does not attack the reticular structure. A new fungal enzyme extracts were applied on submerged bovine skin in the soaking and unhairing steps. Fungal strains were isolated from alkaline soils of coast of Buenos Aires province and enzymatic extracts (EE) were obtained by submerged culture with bovine hair waste from hair-saving unhairing process as inducer in the production of keratinolytic enzymes. This activity was determined by quantitative test and the most productive strains were selected: Clonostachys rosea (CR), Emericellopsis minima (EM), Paecilomyces lilacinus (PL), Penicillium sp (Psp), Fusarium oxysporum (FO), Acremonium sp (A) and an unidentified filamentous fungus strain with sterile yellow mycelium (SYM). EE were tested at laboratory scale on submerged bovine skin with biocide 0,2% w/w wet skin, anionic 0,1% and non-ionic 0,5% tensioactives in soaking and unhairing respectively and incubated 48 h at 37°C in shaking thermostatic bath. Controls were tested in the same conditions without EE. Morphological changes in the skin were observed by scanning electron microscopy (SEM). Pieces of bovine skin were fixed, post-fixed in formaldehyde 4% and dehydrated in alcohol solutions, treated by critical point drying, metalized and analyzed in SEM. It was observed with FO, EM and A extracts empty hair follicles, absence of epidermis, papillary layer of dermis exposed, hairs enclosed by detached hair follicle sheaths and collagen fibers without characteristic patterns. With PL and SYM EE some hairs were detached while Psp and CR EE did not produce changes. In control samples epidermis and hair without modification were observed. In the quantitative test, keratinolytic activities increased in the following order: A<PL<Psp<CR<FO<SYM. Submerged culture with keratin as inductor produced keratinolytic enzymes useful for unhairing step. Fusarium oxysporum extract showed the greatest effect on the skin, thus the relationship between keratinolytic activity and depilatory effect was found. However, it is necessary to find the optimal conditions to avoid the damage of collagen and enable its application as a sustainable technology. Take-Away: A new fungal isolates applicated to bovine skin in beamhouse processe

Enzymatic unhairing: Permeability assay of bovine skin epidermis with fungal enzyme extracts

The aim of enzymatic unhairing is to allow the separation of the outer sheath of hair root from the dermal connective tissue. This is considered an ecofriendly process. It?s not expensive since if the enzymes are applied on the epidermis thereby surface extracts could be saved. The purpose of this work was to analyze the changes in pilosebaceus unit and basal lamina by unhairing enzyme action. Various keratinolytic fungi, previously isolated and selected from different soil samples were used: Neurospora crassa, Verticillum albo-atrum, Trichophyton ajelloi, Chrysosporium sp, Aspergillus sydowii, Paecilomyces lilacinus and Acremonium murorum. Fungal isolates were cultivated in solid state conditions using hair waste obtained from the hair-saving unhairing process as substrate. Enzyme extracts were characterized according to their keratinolytic-proteolytic activity and protein content. Bovine skins were placed in plastic plates where the epidermis contacted with different solutions: fungal enzyme extracts with commercial tensioactives (0.1%, 0.5%), biocide 0.2% w/w (wet skin) for 4 h (soaking) and 24 h (unhairing) at 25°C and 40 rpm. Samples of skin with and without enzymatic treatment were fixed in 4% formaldehyde, dried on increasing concentration of ethanol and analyzed with scanning electron microscopy. It was observed that the enzymes altered the epidermis, caused detachment of corneocytes and the emptying of hair follicles. Characteristic patterns of hair cuticle and collagen fibres were preserved in skin control with buffer. Trichophyton ajelloi caused the strongest depilatory effect . It was concluded that the enzyme penetration through epidermis could be employed for the application of reagents during the handcrafted tanning of leather.Fil: Galarza, Betina Claudia. Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Centíficas. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero; ArgentinaFil: Garro, María Laura. Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Centíficas. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero; ArgentinaFil: Greco, Carlos A.. Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Centíficas. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero; ArgentinaFil: Hours, Roque Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentin

Towards a Pre-Processing Algorithm for Automated Arrhythmia Detection

There are a variety of different wearable fitness/cardiac monitoring devices that are currently used in many people’s day to day life. The primary cardiac function of these devices is to monitor heart rate, however we believe that they could be utilized to detect different forms of arrhythmia. In order to categorize and identify different forms of arrhythmia, we are utilizing published EKG data sets from existing databases as a basis for machine learning. The challenge that comes from the existing data sets is that the format they present the data in does not lend itself to machine learning, which requires data to be in a vector. This makes the process of converting the existing data sets into workable vectors long and tedious. Therefore, we are working to develop an algorithm that will be able to vectorize the data from multiple different data sets so we, and anyone who wishes to use machine learning on these signals, are able to quickly and accurately use now workable, prior data sets.https://ecommons.udayton.edu/stander_posters/2605/thumbnail.jp

Evaluación histológica del efecto de enzimas con actividad depilatoria sobre piel vacuna

La industria curtidora genera una variedad de desechos potencialmente tóxicos que dependen del proceso de depilado utilizado. Para atenuar esta contaminación, se desarrollaron sistemas alternativos de depilado, entre ellos el enzimático. En la epidermis, a nivel del estrato corneo, se ubican lípidos que ocupan casi por completo el espacio intercelular entre los queratinocitos y desempeñan un importante papel como barrera hidrofóbica. Esta barrera debe transformarse para permitir el paso de las enzimas depilatorias hacia sus sitios de acción: folículo piloso/pelo y membrana basal. Las estructuras mencionadas deben eliminarse sin dañar el colágeno, proteína determinante de la calidad del cuero. Sobre trozos de piel bovina fueron analizados los efectos de diferentes pretratamientos tendientes a favorecer la penetración de enzimas depilatorias. Se utilizaron tensioactivos y sulfito de sodio como pretratamiento y posteriormente tratamientos con proteasas comerciales, una de origen pancréático y otra alcalina. El control fue tratado con buffer de bicarbonato de sodio. Las muestras se colorearon con Hematoxilina Eosina y Tricrómico de Masson. En los cortes sometidos a acción enzimática se encontraron cambios en el colágeno que podrían alterar la calidad del cuero.Se concluye que el estudio histológico de la piel permite evaluar los cambios que pueden ocasionar los tratamientos que se realizan para convertirla en cuero

Screening for alkaline keratinolytic activity in fungi isolated from soils of the biosphere reserve “Parque Costero del Sur” (Argentina)

A screening was carried out on 69 fungal strains isolated from alkaline-calcareous, neutral and alkaline-sodic soils, as well as from their associated plant material, to determine their ability to grow at alkaline pH. A total of 32 fungi were selected for their ability to produce alkaline keratinase activity in submerged shaken cultures supplemented with soybean meal (SM) and tryptone and on cow hair (CH) under solid state fermentation conditions. Although several fungal strains produced keratinolytic activity on both SM and CH, they differed in the levels detected. Among them, Aspergillus niger, Cladosporium cladosporioides, Metarrhizium anisopliae, Neurospora tetrasperma and Westerdikella dispersa were the best producers, with levels higher than 1.2 U ml⁻¹. Different fungal species are here reported for the first time for their ability to produce keratinolytic activity at alkaline pH.Instituto de Botánica "Dr. Carlos Spegazzini"Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones IndustrialesInstituto de Fisiología Vegeta

The tannery solid waste as compost

La industria curtidora genera una variedad de desechos altamente tóxicos. Entre las “tecnologías limpias” que se han implementado en las últimas décadas se encuentra el proceso de “depilado conservador del pelo” que disminuye en un 40- 60% la DQO del efluente líquido, y los sólidos suspendidos sustentables en un 70%. El nuevo residuo sólido, el pelo bovino parcialmente degradado, se genera en un 10% en peso de las pieles saladas procesadas (una tonelada de pelo húmedo por día para una curtiembre mediana), significando un alto costo económico y ambiental para su disposición en rellenos sanitarios. Con el propósito de transformar este residuo para su reutilización en forma de enmienda orgánica y minimizar su volumen se ensayó el compostaje del residuo pelo de bovino. Se probaron distintas combinaciones (mezclas, M) de este residuo (RP) (lavado y secado), con estiércol de conejo (E) y restos vegetales (V) [hojas de roble (Quercus pubescens) y álamo (Populus alba)] en unidades compostadoras de 44 dm3 durante 36 semanas con volteos e hidratación periódicos. Con muestras extraídas a distintos tiempo se prepararon extractos acuosos con una proporción 1:4 (mezcla-agua bidestilada). Se determinó: pH, conductividad eléctrica (CE), la concentración de amonio soluble (método de la urea modificado), la concentración de proteínas solubles (método de Bradford), materia orgánica (MO) (combustión seca a 430 °C) y la relación de absorbancias a 280 nm, 472 nm y 664 nm de los ácidos húmicos previa extracción con NaOH 1 M en condiciones reductoras. Se observaron los cambios morfológicos del RP mediante MEB (JEOL 6360 LV, Museo de La Plata). A lo largo de todo el proceso el pH se mantuvo entre 6-8; la CE entre 4 mS/cm y 15 mS/cm; la máxima concentración de proteínas (576 μg/ml) se dio en el día 21 en la mezcla 1:6 RP, 1/6 V y 1/6 E; la producción de amonio alcanzó valores elevados durante todo el proceso (entre 400 y 4000 ppm); MO entre 75-80%; la relación de absorbancias a 472 nm/664nm indicó un buen proceso de humificación en la mezcla (M IV) con 2/3 partes de RP, 1/6 E, 1/6 V. Entre los cambios morfológicos observados con MEB se aprecia la ruptura y separación de las capas que rodean al pelo, su adherencia a la superficie de la hoja y la presencia de hongos en la semana 30 de incubación. La CE elevada hace restringido su uso como enmienda orgánica, sin embargo se logró la humificación en M IV. Los microorganismos queratinolíticos del estiércol producen la degradación del RP (sulfitólisis, proteólisis, amonificación y nitrificación). El RP podría actuar como material estructurante aireado y contribuir al aporte lento de sustancias nitrogenadas en suelos empobrecidos.Trabajo publicado en Maria dos Santos Alfonso y Rosa María Torres Sánchez (eds.). Enfoques Interdisciplinarios para la Sustentabilidad del Ambiente. Buenos Aires: Editorial Sociedad Argentina de Ciencia y Tecnología Ambiental, 2015.Facultad de Ciencias ExactasComisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aire

The tannery solid waste as compost

La industria curtidora genera una variedad de desechos altamente tóxicos. Entre las “tecnologías limpias” que se han implementado en las últimas décadas se encuentra el proceso de “depilado conservador del pelo” que disminuye en un 40- 60% la DQO del efluente líquido, y los sólidos suspendidos sustentables en un 70%. El nuevo residuo sólido, el pelo bovino parcialmente degradado, se genera en un 10% en peso de las pieles saladas procesadas (una tonelada de pelo húmedo por día para una curtiembre mediana), significando un alto costo económico y ambiental para su disposición en rellenos sanitarios. Con el propósito de transformar este residuo para su reutilización en forma de enmienda orgánica y minimizar su volumen se ensayó el compostaje del residuo pelo de bovino. Se probaron distintas combinaciones (mezclas, M) de este residuo (RP) (lavado y secado), con estiércol de conejo (E) y restos vegetales (V) [hojas de roble (Quercus pubescens) y álamo (Populus alba)] en unidades compostadoras de 44 dm3 durante 36 semanas con volteos e hidratación periódicos. Con muestras extraídas a distintos tiempo se prepararon extractos acuosos con una proporción 1:4 (mezcla-agua bidestilada). Se determinó: pH, conductividad eléctrica (CE), la concentración de amonio soluble (método de la urea modificado), la concentración de proteínas solubles (método de Bradford), materia orgánica (MO) (combustión seca a 430 °C) y la relación de absorbancias a 280 nm, 472 nm y 664 nm de los ácidos húmicos previa extracción con NaOH 1 M en condiciones reductoras. Se observaron los cambios morfológicos del RP mediante MEB (JEOL 6360 LV, Museo de La Plata). A lo largo de todo el proceso el pH se mantuvo entre 6-8; la CE entre 4 mS/cm y 15 mS/cm; la máxima concentración de proteínas (576 μg/ml) se dio en el día 21 en la mezcla 1:6 RP, 1/6 V y 1/6 E; la producción de amonio alcanzó valores elevados durante todo el proceso (entre 400 y 4000 ppm); MO entre 75-80%; la relación de absorbancias a 472 nm/664nm indicó un buen proceso de humificación en la mezcla (M IV) con 2/3 partes de RP, 1/6 E, 1/6 V. Entre los cambios morfológicos observados con MEB se aprecia la ruptura y separación de las capas que rodean al pelo, su adherencia a la superficie de la hoja y la presencia de hongos en la semana 30 de incubación. La CE elevada hace restringido su uso como enmienda orgánica, sin embargo se logró la humificación en M IV. Los microorganismos queratinolíticos del estiércol producen la degradación del RP (sulfitólisis, proteólisis, amonificación y nitrificación). El RP podría actuar como material estructurante aireado y contribuir al aporte lento de sustancias nitrogenadas en suelos empobrecidos.Trabajo publicado en Maria dos Santos Alfonso y Rosa María Torres Sánchez (eds.). Enfoques Interdisciplinarios para la Sustentabilidad del Ambiente. Buenos Aires: Editorial Sociedad Argentina de Ciencia y Tecnología Ambiental, 2015.Facultad de Ciencias ExactasComisión de Investigaciones Científicas de la provincia de Buenos Aire

Production and Application of Compost with High Nitrogen Content Coming from an Organic Keratin Waste

Se aplicó la técnica del compostaje para la valorización sustentable del residuo pelo bovino junto con estiércol de conejo y restos vegetales de poda en distintas proporciones determinando los parámetros evolutivos a lo largo de los primeros 72 días. Se obtuvieron distintos compost con características aceptables para ser aplicados en especies vegetales. Se probaron en cultivos de Beta vulgaris var. cicla y se compararon con lombricompuesto y con humus analizando las diversas variables del crecimiento, observándose evidencias positivas de la acción de los composts obtenidos.The composting technique was applied for the sustainable recovery of the bovine hair waste along with rabbit manure and pruning plant debris on different proportions. The different physicochemical parameters were evaluated throughout the first 72 days. Different composts with acceptable characteristics were obtained to be applied in plant species. They were tested in cultures of Beta vulgaris var. cicla, compared with vermicompost and humus. Through the analysis of the growth variables of the plants, positive evidences of the action of the composts were observed.Fil: Galarza, Betina Claudia. Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Centíficas. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero; ArgentinaFil: Garro, María Laura. Instituto Nacional de Tecnología Industrial. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero. Provincia de Buenos Aires. Gobernación. Comision de Investigaciones Centíficas. Centro de Investigación y Desarrollo del Cuero; ArgentinaFil: Gortari, Maria Cecilia. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; ArgentinaFil: Hours, Roque Alberto. Consejo Nacional de Investigaciones Científicas y Técnicas. Centro Científico Tecnológico Conicet - La Plata. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales. Universidad Nacional de La Plata. Facultad de Ciencias Exactas. Centro de Investigación y Desarrollo en Fermentaciones Industriales; Argentin

Bokashi de un residuo proteico industrial en dos sistemas: tradicional y cerrado con aireación

Se adaptó la técnica del “bokashi” para el compostaje de residuos proteicos proveniente del curtido artesanal desde una perspectiva de género, territorio y economía familiar. Se diseñó un sistema cerrado con aireación (SCA) tipo compostera “bokashiera” de fabricación propia con materiales reciclados económicos. El proceso de compostaje del residuo pelo se realizó mediante el sistema tradicional (ST) y en SCA. Se encontraron similitudes en los parámetros evolutivos medidos: MO%, pH, conductividad eléctrica mientras que la actividad respiratoria y la velocidad en que alcanzó la fase termofílica fueron superiores para SCA en relación con ST. Se concluye que el diseño de la “bokashiera” facilita la adopción de esta técnica ancestral por parte de la familia campesina, reciclando residuos y aumentando la actividad microbiana beneficiosa para un manejo orgánico de los suelos de cultivo.Technique of “bokashi” was adapted for the composting of protein wastes from handcrafted tanning from a gender, territory and family economy point of view. A closed system with aeration (CSA) was designed like a “compost pen” or “bokashi system” of own manufacture with cheap recycled materials. The compost of hair waste was made by a traditional system (TS) and CSA. Similarities were found in the measured evolutionary parameters: OM%, pH, electrical conductivity; the respiratory activity and the speed at which the thermophilic phase reaches were higher in CSA than TS. It’s concluded that the design of the “bokashi system” facilitates the adoption of this ancestral technique by peasant family, recycling wastes and increasing beneficial microbial activity for an organic management of crop soils.Publicado en: 1er Congreso Argentino de Agroecología: libro de resúmenes/compilado por María Flavia Filippini; Silvina Greco. - 1a ed adaptada. - Mendoza : Universidad Nacional de Cuyo. Secretaría de Ciencia, Técnica y Posgrado, 202