Procesos microbianos y fotocatalíticos para la degradación de glifosato y acetamiprid usados en cultivos de arroz del departamento del Tolima

Abstract

El uso intensivo de glifosato y acetamiprid en cultivos de arroz ha generado preocupación ambiental debido a su persistencia y toxicidad. Se evaluaron procesos de degradación fotocatalítica y microbiana para ambos compuestos, así como la toxicidad de sus productos de degradación. El TiO2 presentó fase anatasa, con una banda prohibida de 3,02 eV, absorbancia máxima a 369 nm, y un área superficial de 273 m²/g. El ZnO mostró fase wurtzita, absorbancia a 384 nm, morfología de nanoplacas de 200 nm y un área superficial de 187 m²/g. En condiciones óptimas, el TiO₂ degradó 96% del glifosato en su formulación comercial (Roundup) y 100% del estándar analítico. En el caso del acetamiprid se alcanzó una remoción del 62% para la formulación comercial (Rescate 200SP) y del 84% para el estándar analítico. Asimismo, el ZnO alcanzó una remoción del 44% y 73% para glifosato comercial y el estándar analítico respectivamente. En el caso del acetamiprid, se obtuvo un porcentaje de eliminación del 58% y del 87% para el estándar analítico, bajo condiciones específicas de operación. Las bacterias comerciales utilizadas (Bacillus cereus ATCC 14579, Bacillus subtilis 160 y Pseudomona aeruginosa ATCC 27853), solo Bacillus cereus mostró tolerancia, pero sin lograr una biodegradación efectiva. Los ensayos ecotoxicológicos revelaron que el glifosato fue fitotóxico en Lactuca sativa, que se redujo tras la fotocatálisis. El acetamiprid causó toxicidad aguda en Eisenia foetida, reducida al 30% con TiO₂ y al 50% con ZnO. Los resultados evidencian el potencial de la fotocatálisis en la remediación de aguas contaminadas y la necesidad de optimizar condiciones para la biodegradación. (Texto tomado de la fuente)

The intensive use of glyphosate and acetamiprid in rice cultivation has raised environmental concerns due to their persistence and toxicity. Photocatalytic and microbial degradation processes were evaluated for both compounds, along with the toxicity of their degradation products. TiO₂ exhibited an anatase phase, with a band gap of 3.02 eV, maximum absorbance at 369 nm, and a surface area of 273 m²/g. ZnO showed a wurtzite phase, absorbance at 384 nm, a nanoplates morphology of approximately 200 nm, and a surface area of 187 m²/g. Under optimal conditions, TiO₂ achieved 96% degradation of commercial glyphosate formulation (Roundup) and 100% of the analytical standard. For acetamiprid, degradation reached 62% for the commercial formulation (Rescate 200SP) and 84% for the analytical standard. Likewise, ZnO achieved 44% and 73% degradation of commercial glyphosate and its analytical standard, respectively. In the case of acetamiprid, removal rates of 58% and 87% were obtained for the commercial formulation and the analytical standard, under specific operational conditions. Among the commercial bacterial strains tested (Bacillus cereus ATCC 14579, Bacillus subtilis 160, and Pseudomonas aeruginosa ATCC 27853), only Bacillus cereus exhibited tolerance, although no effective biodegradation was achieved. Ecotoxicological assays revealed that glyphosate was phytotoxic to Lactuca sativa, an effect that was reduced following photocatalytic treatment. Acetamiprid caused acute toxicity in Eisenia foetida, which was reduced to 30% with TiO₂ and 50% with ZnO. These findings highlight the potential of photocatalysis for the remediation of contaminated water and the need to optimize conditions for effective biodegradation.