{"id":13486,"date":"2024-05-13T10:23:04","date_gmt":"2024-05-13T16:23:04","guid":{"rendered":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=13486"},"modified":"2024-07-01T14:54:56","modified_gmt":"2024-07-01T20:54:56","slug":"la-importancia-de-los-campos-magneticos-en-la-vida-cotidiana-y-su-rol-en-procesos-de-bioremediacion","status":"publish","type":"post","link":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/?p=13486","title":{"rendered":"\u00bfCampos magn\u00e9ticos? Una propuesta innovadora para mejorar los procesos biol\u00f3gicos de limpieza del aire"},"content":{"rendered":"

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Mo\u0301nica Corte\u0301s-Castillo*, Armando Encinas-Oropesa*, Sonia Lorena Arriaga-Garci\u0301a*<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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CIENCIA UANL \/ AN\u0303O 27, No.126, julio-agosto 2024<\/p>\n

DOI: https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl27.126.1<\/a><\/p>\n

Descargar PDF<\/a><\/p>\n<\/div>\n

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CAMPO MAGNE\u0301TICO, GENERACIO\u0301N Y SUS APLICACIONES<\/h4>\n
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Un campo magne\u0301tico (CM) es una regio\u0301n en donde se ejerce una fuerza de atraccio\u0301n o repulsio\u0301n generada por un ima\u0301n o por una bobina, los primeros se fabrican con tierras raras (neodimio y boro) o hexaferritas. Las bobinas, por su parte, esta\u0301n\u00a0constituidas por un alambre conductor enrollado, por el cual debe circular una corriente ele\u0301ctrica para crearlo. Nuestro planeta podri\u0301a ser considerada el ima\u0301n ma\u0301s grande derivado del CM que posee (0.25- 0.65 Gauss), el cual es originado por el nu\u0301cleo so\u0301lido y una zona rica en metales (hierro y ni\u0301quel), en donde la friccio\u0301n de parti\u0301culas propicia el campo magne\u0301tico, que al igual que cualquier otro, consta de dos polos: el norte y el sur.<\/p>\n

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El CM terrestre es muy importante, permite que la vida como la conocemos se desarrolle. Por ejemplo, nos sirve de proteccio\u0301n contra la radiacio\u0301n proveniente del espacio, principalmente del Sol, adema\u0301s es aprovechado por algunos animales (mariposas monarcas, tortugas o aves) durante su fase de migracio\u0301n (figura 1).<\/p>\n

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Figura 1. Campo magn\u00e9tico y sus aplicaciones.<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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El CM terrestre no es el u\u0301nico con grandes aplicaciones, en general, los campos magne\u0301ticos tienen empleo en la vida diaria, por ejemplo, en telecomunicaciones los podemos encontrar en las li\u0301neas de media y alta tensio\u0301n, en transformadores ele\u0301ctricos, en electrodome\u0301sticos (microondas, licuadoras, refrigeradores, computadoras, televisiones) y antenas de radiofrecuencia. Son importantes porque se utilizan en los sistemas de navegacio\u0301n, tambie\u0301n se les puede usar en Medicina, Fi\u0301sica y Astrofi\u0301sica, asi\u0301 como en la ingenieri\u0301a, Qui\u0301mica, Ciencias de la Tierra y de los materiales, entre muchas ma\u0301s disciplinas. El a\u0301rea que vamos a tratar en este arti\u0301culo se enfoca en el uso de CM en tecnologi\u0301as de biorremediacio\u0301n, en la produccio\u0301n de bioenergi\u0301a, en el tratamiento de agua residual y especi\u0301ficamente en la biorremediacio\u0301n de contaminantes del aire.<\/p>\n

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La biotecnologi\u0301a es una interdisciplina que se enfoca en el uso de organismos vivos (ce\u0301lulas, bacterias y hongos, enzimas, etce\u0301tera), acoplados a tecnologi\u0301as o me\u0301todos para resolver problemas de contaminacio\u0301n, producir compuestos o bienes de intere\u0301s. Los campos magne\u0301ticos en biorremediacio\u0301n surgieron recientemente a manera de estrategia que busca estimular las actividades de los microorganismos y favorecer la eliminacio\u0301n de contaminantes en aire y agua o bien mejorar la generacio\u0301n de bioenergi\u0301a. Tal es el caso del biohidro\u0301geno (Arriaga et al<\/em>., 2023), o la obtencio\u0301n de bioga\u0301s a partir de residuos orga\u0301nicos (Liu et al.<\/em>, 2023). La exposicio\u0301n a CM de procesos biolo\u0301gicos de tratamiento de li\u0301quido se ha usado en el saneamiento de agua residual, la remocio\u0301n de metales y de colorantes (Wang et al<\/em>., 2021). En investigaciones en suelos se han usado en la estimulacio\u0301n y crecimiento de plantas (Carbonell et al<\/em>., 2017) y remocio\u0301n de contaminantes meta\u0301licos (Quan et al<\/em>., 2018).<\/p>\n

Si bien la mayori\u0301a de las investigaciones esta\u0301n enfocadas en el saneamiento de agua, tambie\u0301n existen, aunque escasos, estudios sobre el uso en el tratamiento de contaminantes gaseosos por medio de desarrollos biolo\u0301gicos, especi\u0301ficamente en la biofiltracio\u0301n de gases contaminantes (Quan et al<\/em>., 2018).<\/p>\n

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Dentro de los mecanismos que desencadenan el uso de CM en procedimientos biolo\u0301gicos (figura 2) esta\u0301 el incremento de la actividad enzima\u0301tica, la aceleracio\u0301n de los procesos metabo\u0301licos, el aumento en las tasas de crecimiento microbianas y en la transferencia de masa de gases, por ejemplo, el oxi\u0301geno a las ce\u0301lulas microbianas, facilitando la respiracio\u0301n aero\u0301bica. Estos campos tambie\u0301n afectan la permeabilidad de las membranas celulares microbianas, lo que favorece el transporte de nutrientes, aumentando la produccio\u0301n de ATP y la actividad celular,todo esto contribuye a eficientizar la remocio\u0301n de los contaminantes (Chen et al<\/em>., 2024).<\/p>\n

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Figura 2. Rol de los CM en procesos de biorremediaci\u00f3n.<\/p><\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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Los CM ayudan a aumentar el crecimiento y seleccio\u0301n de microorganismos especi\u0301ficos, permitiendo que so\u0301lo aque\u0301llos mejor adaptados crezcan y nos den ma\u0301s resultados (figura 2). Si bien la exposicio\u0301n de los microorganismos a CM puede ejercer influencia en su comportamiento, este efecto depende de muchos factores: el tipo (esta\u0301tico o variante en el tiempo) y la magnitud del campo magne\u0301tico, las especies (bacteria u hongos), la temperatura, la duracio\u0301n de la exposicio\u0301n (minutos, horas, di\u0301as) y los medios de cultivo (sales y minerales), entre otros.<\/p>\n

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ACOPLAMIENTO DE UN PROCESO DE BIOFILTRACIO\u0301N DE AIRE CON CAMPOS MAGNE\u0301TICOS<\/h4>\n
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La biofiltracio\u0301n es un tipo de biorremediacio\u0301n basada en el paso de una corriente de aire contaminado a trave\u0301s de un reactor que contiene microorganismos inmovilizados en un soporte poroso, e\u0301stos emplean los contaminantes como fuente de carbono y energi\u0301a y lo transforman en dio\u0301xido de carbono y agua.<\/p>\n

Podemos encontrar los contaminantes gaseosos en ambientes interiores y exteriores, se originan por una amplia gama de fuentes de emisio\u0301n que incluyen industrias (petroqui\u0301mica, alimentaria, textil), transporte, agricultura, productos de limpieza, entre otras. En IPICYT actualmente estamos estudiando los procedimientos de biotratamiento de aire con estimulacio\u0301n por campos magne\u0301ticos de baja intensidad suscitados por imanes y bobinas Helmholtz. Si bien la biofiltracio\u0301n de tolueno, hexano, acetato de etilo, metanol, entre otros ya se ha estudiado, el objetivo principal del proyecto es conocer el efecto del campo magne\u0301tico en la estimulacio\u0301n de la actividad microbiana para mejorar el proceso de biodegradacio\u0301n de contaminantes gaseosos (acetato de etilo, como modelo), adema\u0301s de medir el efecto de para\u0301metros: crecimiento de biomasa y contenido de exopolisaca\u0301ridos (EPS), cuya funcio\u0301n es formar y mantener la estructura de la biopeli\u0301cula, adema\u0301s de promover la transferencia de electrones y degradacio\u0301n de contaminantes.<\/p>\n

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En la realizacio\u0301n de este innovador proyecto se compararon tres sistemas de biofiltracio\u0301n ide\u0301nticos con un volumen efectivo total de 1.1 L denominados \"\"<\/a>\u00a0fue el reactor control sin exposicio\u0301n al campo magne\u0301tico; \"\"<\/a>\u00a0se expuso a una densidad de flujo magne\u0301tico de 10 militesla (mT) y \"\"<\/a>\u00a0a 30 mT. En el interior de los reactores se coloco\u0301 perlita y lodo activado proveniente de una planta tratadora de aguas residuales ubicada en la ciudad de San Luis Potosi\u0301. Los biofiltros fueron alimentados con vapores de acetato de etilo y medio mineral con el objetivo de mantener las condiciones favorables para los microorganismos presentes encargados de realizar la biodegradacio\u0301n del contaminante gaseoso. El experimento completo se llevo\u0301 a cabo durante un periodo de 97 di\u0301as dividido en tres etapas: la primera correspondio\u0301 a una carga de entrada (IL) de 120 \"\"<\/a>\u00a0seguida de 180 \"\"<\/a>\u00a0y concluyo\u0301 con una IL de 220 \"\"<\/a>. Durante el periodo de operacio\u0301n se empleo\u0301 un equipo de cromatografi\u0301a de gases que determino\u0301 las concentraciones de acetato de etilo.<\/p>\n

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En el ana\u0301lisis de contenido de biomasa y so\u0301lidos suspendidos vola\u0301tiles se uso\u0301 el me\u0301todo de peso seco esta\u0301ndar. Por u\u0301ltimo, para conocer la cantidad de contenido celular se extrajeron los exopolisaca\u0301ridos en donde se tomo\u0301 1 g de muestra con perlita y biomasa (Liu y Fang, 2002), posteriormente fueron sonicadas por 7.5 min, seguido de centrifugacio\u0301n en fri\u0301o a 4 \u00baC por 20 min. Se continuo\u0301 con la filtracio\u0301n con una membrana de dia\u0301lisis y por u\u0301ltimo con la liofilizacio\u0301n por 36 horas a fin de determinar el contenido celular en peso (mg EPS \"\"<\/a>de perlita).<\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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El campo magne\u0301tico fue generado mediante dos pares de bobinas en configuracio\u0301n Helmholtz, las cuales, al poseer las mismas dimensiones y estar separadas a una distancia igual al radio de e\u0301stas, ocasionan un CM homoge\u0301neo (Ramsden, 2011). En la medicio\u0301n de la intensidad del CM se utilizo\u0301 un aparato especial llamado Tesla\u0301metro HT20. Alte\u0301rmino de la investigacio\u0301n se demostro\u0301 (tabla I) que la eficiencia de remocio\u0301n (ER) y la capacidad de eliminacio\u0301n (CE) fueron ligeramente mayores en aquellos reactores expuestos a CM que en el control sin exposicio\u0301n a e\u0301ste.<\/p>\n

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El reactor control sin exposicio\u0301n a CM \"\"<\/a>\u00a0alcanzo\u0301 el menor contenido de biomasa (tabla II) y fue el que presento\u0301 las tasas ma\u0301s bajas de remocio\u0301n de contaminantes, que se asocia directamente con la mi\u0301nima cantidad de biomasa encontrada en el mismo para la biodegradacio\u0301n de acetato de etilo. Por el contrario, los reactores sujetos a campos magne\u0301ticos \"\"<\/a>\u00a0presentaron mayores concentraciones de biomasa. Por lo que se concluye que el CM estimula el crecimiento celular segu\u0301n se ha reportado en estudios previos al utilizar CM (Ludek, Vladimi\u0301r y Jan 2002). La produccio\u0301n de EPS ma\u0301s alta se obtuvo en \"\"<\/a>\u00a0expuesto a 30 mT, por lo que, a mayor intensidad de CM, mayor produccio\u0301n de EPS.\u00a0<\/span>\"\"<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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CONCLUSIONES<\/h4>\n
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La exposicio\u0301n al campo magne\u0301tico en \"\"<\/a>\u00a0generado por las bobinas Helmholtz estimulo\u0301 a los microorganismos a consumir mejores cantidades de vapores de acetato de etilo obteniendo mayores eficiencias de remocio\u0301n, capacidades de eliminacio\u0301n y aumento en la produccio\u0301n de biomasa. El rendimiento fue el siguiente: 30 mT>10 mT>0 mT.<\/p>\n

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Aunque el \"\"<\/a>\u00a0tiene mejores tasas de ER y EC, el \"\"<\/a>\u00a0fue el biorreactor que obtuvo mayor produccio\u0301n de EPS de 31 mg \"\"<\/a>\u00a0de perlita y una significativa cuantificacio\u0301n de biomasa con 497.7 g VS \"\"<\/a>\u00a0perlita seca, logrando que la exposicio\u0301n al campo magne\u0301tico promueva varios pasos metabo\u0301licos de los microorganismos presentes en la degradacio\u0301n del gas contaminante. El aumento en la produccio\u0301n de EPS debido a la exposicio\u0301n de campo magne\u0301tico obtenido en este estudio puede extrapolarse a procesos biolo\u0301gicos cuyo intere\u0301s principal es la produccio\u0301n de biopoli\u0301meros a partir de la valorizacio\u0301n de emisiones como la de acetato de etilo comu\u0301nmente encontrada en la industria de fabricacio\u0301n de pinturas (adhesivos y recubrimientos), en la industria farmace\u0301utica, cosme\u0301tica, y en la si\u0301ntesis de poli\u0301meros biodegradables y sostenibles.<\/p>\n

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Adema\u0301s, de manera general aprendimos que\u0301 son los campos magne\u0301ticos, co\u0301mo se generan, en que\u0301 aplicaciones los encontramos, pero lo ma\u0301s importante es que, aunque no podemos verlos, todos los di\u0301as los utilizamos y ahora estamos conscientes de su importancia.<\/p>\n

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INVESTIGACIO\u0301N EN EL IPICYT<\/h4>\n
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En el Instituto Potosino de Investigacio\u0301n Cienti\u0301fica y Tecnolo\u0301gica (IPI-CYT), ubicado en la ciudad de San Luis Potosi\u0301, el grupo de trabajo de la doctora Sonia Arriaga, en conjunto con el doctor Armando Encinas y estudiantes, investigan el efecto del CM en fases de biodegradacio\u0301n de contaminantes del aire.<\/p>\n

Si bien el proceso de biofiltracio\u0301n se utiliza para la biodegradacio\u0301n de contaminantes gaseosos, posee desventajas cuando se tratan contaminantes recalcitrantes o hidrofo\u0301bicos, el acoplamiento de campos magne\u0301ticos a los procesos de biofiltracio\u0301n aumenta el desempen\u0303o del tratamiento. Actualmente se realiza la investigacio\u0301n del efecto de CM para la biofiltracio\u0301n de vapores de acetato de etilo y hexano, en las cuales se han medido varios para\u0301metros de respuesta: concentracio\u0301n de biomasa, viabilidad, coeficientes de particio\u0301n, composicio\u0301n de la comunidad microbiana, entre otros.\"\"<\/a><\/p>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n<\/div>\n

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* Instituto Potosino de Investigacio\u0301n Cienti\u0301fica y Tecnolo\u0301gica, San Luis Potosi\u0301, Me\u0301xico.
\nContacto: sonia@ipicyt.edu.mx<\/p>\n<\/div>\n

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REFERENCIAS<\/h4>\n
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Recibido: 04\/12\/2023
\nAceptado: 15\/04\/2024<\/p>\n

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Mo\u0301nica Corte\u0301s-Castillo*, Armando Encinas-Oropesa*, Sonia Lorena Arriaga-Garci\u0301a* CIENCIA UANL \/ AN\u0303O 27, No.126, julio-agosto 2024 DOI: https:\/\/doi.org\/10.29105\/cienciauanl27.126.1 Descargar PDF CAMPO MAGNE\u0301TICO, GENERACIO\u0301N Y SUS APLICACIONES Un campo magne\u0301tico (CM) es una regio\u0301n en donde se ejerce una fuerza de atraccio\u0301n o repulsio\u0301n generada por un ima\u0301n o por una bobina, los primeros se fabrican con tierras raras (neodimio y boro) […]<\/p>\n","protected":false},"author":4,"featured_media":13544,"comment_status":"closed","ping_status":"closed","sticky":false,"template":"","format":"standard","meta":{"_monsterinsights_skip_tracking":false,"_monsterinsights_sitenote_active":false,"_monsterinsights_sitenote_note":"","_monsterinsights_sitenote_category":0,"footnotes":""},"categories":[26],"tags":[],"class_list":["post-13486","post","type-post","status-publish","format-standard","has-post-thumbnail","hentry","category-ciencia-y-sociedad"],"_links":{"self":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/13486","targetHints":{"allow":["GET"]}}],"collection":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts"}],"about":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/types\/post"}],"author":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/users\/4"}],"replies":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcomments&post=13486"}],"version-history":[{"count":4,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/13486\/revisions"}],"predecessor-version":[{"id":13630,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/posts\/13486\/revisions\/13630"}],"wp:featuredmedia":[{"embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=\/wp\/v2\/media\/13544"}],"wp:attachment":[{"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fmedia&parent=13486"}],"wp:term":[{"taxonomy":"category","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Fcategories&post=13486"},{"taxonomy":"post_tag","embeddable":true,"href":"https:\/\/cienciauanl.uanl.mx\/index.php?rest_route=%2Fwp%2Fv2%2Ftags&post=13486"}],"curies":[{"name":"wp","href":"https:\/\/api.w.org\/{rel}","templated":true}]}}