Reporte de actividades de estancia industrial en Procter ...
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1 INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE: ESTANCIA INDUSTRIAL INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE BIOTECNOLOGÍA Reporte de actividades de estancia industrial en Procter & Gamble planta Vallejo – Caracterización de Aguas y Control de enzimas en el ambiente QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE INGENIERO BIOTECNÓLOGO PRESENTA: RODRIGO ALONSO CORONA GUZMÁN ASESOR INTERNO: Dr. CLAUDIO GARIBAY ORIJEL ASESOR EXTERNO: I. Q. CATY HANLEY CASTILLO
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INFORME TÉCNICO DE LA OPCIÓN CURRICULAR EN LA MODALIDAD DE:
ESTANCIA INDUSTRIAL
INSTITUTO POLITÉCNICO NACIONAL
UNIDAD PROFESIONAL INTERDISCIPLINARIA DE
BIOTECNOLOGÍA
Reporte de actividades de estancia industrial en
Procter & Gamble planta Vallejo – Caracterización
de Aguas y Control de enzimas en el ambiente
QUE PARA OBTENER EL TÍTULO DE
INGENIERO BIOTECNÓLOGO
PRESENTA:
RODRIGO ALONSO CORONA GUZMÁN
ASESOR INTERNO: Dr. CLAUDIO GARIBAY ORIJEL
ASESOR EXTERNO: I. Q. CATY HANLEY CASTILLO
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Índice General
RESUMEN .................................................................................................................................................. 3
INTRODUCCIÓN ...................................................................................................................................... 4
DESCRIPCIÓN DE LA EMPRESA ......................................................................................................... 7
DESCRIPCIÓN TÉCNICA ............................................................................................................................. 7 DESCRIPCIÓN ADMINISTRATIVA ............................................................................................................... 8
Misión ................................................................................................................................................. 8 Visión .................................................................................................................................................. 8 Organigrama ...................................................................................................................................... 9 Ubicación .......................................................................................................................................... 10
JUSTIFICACIÓN .................................................................................................................................... 11
OBJETIVOS ............................................................................................................................................. 12
OBJETIVOS GENERALES .......................................................................................................................... 12 OBJETIVOS ESPECÍFICOS ......................................................................................................................... 12
CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA TRATAMIENTO CON LODOS
ACTIVADOS ............................................................................................................................................ 13
ANTECEDENTES ...................................................................................................................................... 13 METODOLOGÍA ....................................................................................................................................... 18
Determinación de la demanda bioquímica de oxígeno ..................................................................... 18 Determinación de la carga microbiológica ...................................................................................... 19
CONTROL DE ENZIMAS EN EL AMBIENTE .................................................................................. 20
ANTECEDENTES ...................................................................................................................................... 20 METODOLOGÍA ....................................................................................................................................... 25
RESULTADOS ......................................................................................................................................... 26
CARACTERIZACIÓN DE AGUAS RESIDUALES PARA TRATAMIENTO CON LODOS ACTIVADOS ..................... 26 CONTROL DE ENZIMAS EN EL AMBIENTE ................................................................................................. 30
REFERENCIAS ....................................................................................................................................... 33
ANEXOS ................................................................................................................................................... 34
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Resumen
La Biotecnología tiene múltiples aplicaciones, muchas de ellas en la industria, sin
embargo no se limita al área de producción, también es de suma importancia en la
procuración de ambientes laborales seguros y en el cuidado y protección del medio
ambiente. En este trabajo se muestra como se puede aplicar la biotecnología a través de
análisis bioquímicos e inmunológicos en la industria de detergentes y suavizantes. Se
describen las actividades realizadas dentro de Procter & Gamble planta Vallejo, las
actividades se llevaron a cabo en dos áreas, Ingeniería de Planta y HS&E (Healt,
Security and Environmental) realizando la caracterización de aguas residuales y
determinación de carga microbiológica y colaborando en control de enzimas en el
ambiente respectivamente.
La caracterización de aguas residuales se hizo mediante pruebas de demanda
bioquímica de oxígeno y la determinación de la carga microbiana presente en el agua
residual, se encontraron bacterias coniformes presentes en el agua residual, los
resultados de obtenidos a partir de estas pruebas permitieron evaluar la factibilidad de
tratar el agua residual por métodos biológicos, para ayudar con el control de enzimas en
el ambiente se realizaban semanalmente ensayos de inmunoabsorción ligado a enzimas
para asegurar que no se encontraban enzimas dispersas en el ambiente que pusieran en
riesgo la salud de los trabajadores, ya que al tratarse de una planta de manufactura de
detergentes biodegradables, donde uno de los principales activos son las enzimas es
posible que debido al manejo descuidado de los contenedores se corra el riesgo de
encontrar enzimas dispersas en el aire en las áreas de producción, la exposición
prolongada a estas enzimas constituye un riesgo para la salud de los trabajadores de la
planta ya que puede provocar una sensibilización en la piel y una severa irritación en las
mucosas que puede degenerarse en problemas respiratorios severos.
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Introducción
En 1837, William Procter y James Gamble fundaron una compañía para la producción
de velas y jabones en Cincinnati, Ohio.
La empresa creció a paso constante, pero durante la guerra civil norteamericana
experimentó una fuerte expansión. Suministró jabones y velas al Ejército de la Unión,
gracias a que primero acaparó todas las existencias de parafinas, un componente clave
que se encontraba en el Sur.
P&G es famosa por ser pionera en la investigación de mercados y en la técnica de
introducir segundas marcas que compiten con las suyas principales, en la actualidad
dentro de sus diferentes productos se encuentran:
Medicinas: DayQuil, Metamucil, NyQuil, Pepto Bismol, Percogesic, Therma
Care, Vicks Vapo Rub
Medicamentos con receta médica: Actisite, Brontex, Dantrium, Didronel,
Macrodantin, Ultradol, Zebete, Ziac
Cuidado de los dientes: Cloraseptic, Crest, Oral-B.
Jabones: Camay, Coast, Ivory, Safeguard, Zest, Fairy.
Productos de belleza: Max Factor, Cover Girl, Oil of Olay
Alimento para mascotas: Iams y Eukanuba
Desodorantes: Old Spice, Secret, Sure, Mum
Pañales y productos para bebé: Baby Fresh. Kid fresh, Luvs, Pampers, Wash a
bye baby
Comida y bebida: Eagle Snacks, café Folgers, Hawaiian Punch, Jif, Millstone
Coffee, Olean/Olestra, Pringles, Puritan oil, Sunny Delight, Tender leaf tea.
Perfumes: Christina Aguilera, Giorgio, Hugo Boss, Laura Biagiotti, Old spice,
Red, Venezia, Wings, Lacoste, Gucci
Comentario [M1]: Puedes mencionar a los productos por su acción, es decir como
antidiarreicos, antiinflamatorios y
antipiréticos, calmantes, antiácidos,etc., además de su nombre comercial.
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Cuidado del cabello: Head & Shoulders (H&S), Ivory, Pantene, Pert, Physique,
Prell, Vidal Sasson, Clairol, Wella
Higiene femenina: Always, Tampax, Attends
Lavandería y limpieza: Biz, Bold, Bounce, Cascade, Cheer, Cinch, Comet,
Dash, Dawn, Downy, Era, Ivory, Joy, Maestro Limpio, Tide, Ariel, Salvo, Ace,
Rápido, Magia Blanca. En Argentina Magistral, Cierto y Vencedor
Hasta los 40, las principales actividades de P&G se encontraban en Canadá, Gran
Bretaña y pequeñas sucursales en Filipinas, Cuba e Indonesia. Más tarde, estableció
nuevas plantas en México y Venezuela y subsidiarias en Suiza, Bélgica y Francia.
En los años 80, P&G realizó grandes compras:
Crush International, que comercializaba las bebidas refrescantes Crush y Hires
En 1982, Morton−Norwich, empresa farmacéutica, propietaria de los antiácidos
y digestivos Pepto−Bismol
En 1985, Richardson−Vicks, fabricante de medicamentos contra el resfriado y la
gripe
En 1985, G.D.Searle, división de medicamentos sin receta
Estas adquisiciones le aportaron una sólida posición en el sector farmacéutico. Pero no
todo eran compras, en 1983 lanzó Always, compresas para la higiene femenina que hoy
día es la preferida en muchos mercados.
Durante un tiempo pareció que las compras habían reemplazado la innovación, pero la
compañía lanzó con éxito el Liquid Tide para competir contra el líder de los detergentes
líquidos, el Wisk de la anglo-holandesa Unilever.
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Su interés por la venta de productos de belleza la llevó, en 1989, a convertirse en la
mayor compañía de cosméticos norteamericanos al adquirir Noxell por 1.300 millones
de dólares. Al mismo tiempo, inyectó nueva vida a la línea Cover Girl y la combinó con
otros productos. En 1991, P&G aumentó su potencia en el sector al invertir más de
1.000 millones de dólares en la compra de la línea Max Factor de Revlon y Betrix, la
subsidiaria alemana de esta firma. En enero de 2005 Procter y Gamble adquirió Gillette
por unos 57.000 millones de dólares en acciones, creando el mayor grupo de consumo
del mundo.
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Descripción de la Empresa
Descripción Técnica
Procter & Gamble Manufactura, S. de R.L. de C.V. Planta Vallejo se encuentra
localizada en Poniente 146 # 850, Colonia Industrial Vallejo, México Distrito Federal
C.P. 02330
Cuenta con una superficie aproximada de 100,000 metros cuadrados divididos en dos
bloques.
Dentro de la Planta Vallejo se llevan a cabo los procesos de producción de detergentes,
lavatrastos y suavizantes de telas.
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Descripción Administrativa
Misión
Misión de la Planta Vallejo:
Administrar la cadena de suministros para entregar productos sin defectos que cumplen
con las necesidades de nuestros clientes y consumidores. Ofreciendo siempre la mejor
ecuación de valor. Construimos la capacidad organizacional que asegura que
cumpliremos las necesidades actuales y futuras del negocio.
Visión
Visión de la Planta Vallejo:
Somos la mejor planta del mundo en la categoría del cuidado de la ropa y del hogar,
alcanzando consistentemente resultados de clase mundial en costo, servicio y calidad.
Somos socios estratégicos en el desarrollo y crecimiento de nuestro negocio global.
A través de proactivamente influenciar en toda nuestra cadena de suministro, para ganar
en los momentos de la verdad.
- Planta Vallejo es una pieza clave de sistema de suministro, con enfoque en las
necesidades de nuestros clientes y consumidores. Construimos alianzas
estratégicas con nuestros CLIENTES y proveedores clave. Producimos sin
defectos lo que el mercado nos requiere en una operación sin pérdidas, ni
riesgos.
- Nuestra organización, nos reta continuamente a alcanzar los mejores resultados,
lo cual construye el crecimiento del negocio y desarrolla la capacidad de
NUESTRA GENTE. Somos un grupo de gente altamente motivada y calificada
que crece y se desarrolla en un ambiente de continuo aprendizaje. Como
resultado somos individuos satisfechos en nuestro trabajo, familia y comunidad.
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Organigrama
Figura 1. Organigrama de Procter & Gamble planta Vallejo
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Ubicación
Procter & Gamble Manufactura, S. de R.L. de C.V. Planta Vallejo se encuentra
localizada en Poniente 146 # 850, Colonia Industrial Vallejo, México Distrito Federal
C.P. 02330
Figura 2. Ubicación de la planta P&G Vallejo
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Justificación
Procter & Gamble es una de las mayores empresas multinacionales en la actualidad con
presencia en más de 160 países, por ello ofrece una oportunidad de aprendizaje de gran
valor ya que brinda la posibilidad de entrenarse en las exigencias y el ritmo de trabajo
que se requieren para integrarse al mundo laboral de manera competitiva.
La estancia industrial en el área de Ingeniería de Planta permite poner en práctica
habilidades y conocimientos adquiridos además de que requiere la unificación de
diversas áreas de conocimiento, como es la microbiología, química orgánica, ingeniería
básica, bioquímica, química, administración de la calidad, etc. Todas estas áreas en
conjunto nos permiten aportar mejoras a los productos y procesos con el fin de reducir
costo y tiempo de fabricación. También permite desarrollar habilidades del trato con
proveedores, empleados, superiores, operadores y equipos de trabajo, experiencia que
a nivel curricular representa una gran ventaja.
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Objetivos
Objetivos generales
Los objetivos educativos de la Estancia Industrial son adquirir nuevos conocimientos y
experiencias en los procesos de investigación, transformación, producción y de las
actividades que se lleven a cabo en la industria, así como la aplicación de los
conocimientos obtenidos a lo largo de la trayectoria académica.
Objetivos específicos
Caracterizar el agua residual de la planta mediante pruebas de demanda
bioquímica de oxígeno.
Determinar la carga microbiológica presente en el agua residual
Evaluar los resultados de las pruebas para determinar la factibilidad de
implementar un sistema de lodos activados para el tratamiento de aguas.
Mantener un control de enzimas en el ambiente de la planta mediante ensayos de
inmunoabsorción (ELISA) ligado a enzimas.
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Caracterización de aguas residuales para tratamiento con
lodos activados
Antecedentes
El tratamiento de las aguas residuales es un proceso complejo, exige un importante
esfuerzo para la evaluación de las necesidades de depuración, tales como la
caracterización de las aguas residuales. Esto último se logra a partir de diversas
mediciones físicas, químicas y biológicas, entre las cuales se incluyen la determinación
del contenido en sólidos, la demanda bioquímica de oxígeno, la demanda química de
oxígeno y el pH.
El término depuración se utiliza para nombrar los distintos procesos implicados en la
extracción, tratamiento y control sanitario de los productos de desecho arrastrados por el
agua. La depuración cobró importancia progresivamente desde principios de la década
de 1970 como resultado de la preocupación general expresada en todo el mundo sobre el
problema, cada vez mayor, de la contaminación humana al medio ambiente, desde el
aire a los ríos, lagos, océanos y aguas subterráneas, por los desperdicios domésticos,
industriales y municipales.
Las estaciones depuradoras de aguas residuales constituyen un método convencional de
tratamiento. Los objetivos de operación de estas estaciones son:
· La eliminación de los desperdicios, grasas y aceites flotantes, arenas y en general,
todos los elementos gruesos que pueda contener el agua.
· La eliminación de los materiales decantables, tanto orgánicos como inorgánicos.
· La eliminación de la materia orgánica biodegradable disuelta en el agua.
· La estabilización y disposición de los fangos extraídos en los procesos.
De acuerdo a estos objetivos, la depuración consta de tres fases de tratamiento:
primaria, secundaria y terciaria.
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El tratamiento primario es para reducir aceites, grasas, arenas y sólidos gruesos. Este
paso está enteramente hecho con maquinaria, de ahí conocido también como tratamiento
mecánico, el afluente es filtrado en cámaras de rejas para eliminar todos los objetos
grandes que son depositados en el sistema de alcantarillado. Éste es el usado más
comúnmente mediante una pantalla rastrillada automatizada mecánicamente. Este tipo
de basura es retirada del efluente y enviada con el resto de desechos sólidos de la planta
porque esto puede dañar equipos sensibles en la planta de tratamiento de aguas
residuales, además los tratamientos biológicos no están diseñados para tratar sólidos.
El tratamiento secundario es designado para substancialmente degradar el contenido
biológico de las aguas residuales que se derivan de la basura humana, basura de comida,
jabones y detergentes. La mayoría de las plantas municipales e industriales trata el licor
de las aguas residuales usando procesos biológicos aeróbicos. Para que sea efectivo el
proceso biótico, requiere oxígeno y un substrato en el cual vivir. En todos estos
métodos, las bacterias y los protozoarios consumen contaminantes orgánicos solubles
biodegradables (por ejemplo: azúcares, grasas, moléculas de carbón orgánico, etc.) y
unen muchas de las pocas fracciones solubles en partículas de flóculo.
Los sistemas de tratamiento secundario son clasificados como película fija o
crecimiento suspendido. En los sistemas fijos de película –como los filtros de roca- la
biomasa crece en el medio y el agua residual pasa a través de él. En el sistema de
crecimiento suspendido o lodos activados, la biomasa está bien combinada con las
aguas residuales. Típicamente, los sistemas fijos de película requieren superficies más
pequeñas que para un sistema suspendido equivalente del crecimiento, sin embargo, los
sistemas de crecimiento suspendido son más capaces ante choques en el cargamento
biológico y provee cantidades más altas para la Demanda Bioquímica de Oxigeno
(DBO) y los sólidos suspendidos que sistemas fijados de película.
La terciaria es necesaria cuando el agua va a ser reutilizada; elimina un 99% de los
sólidos y además se emplean varios procesos químicos para garantizar que el agua esté
tan libre de impurezas como sea posible.
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El proceso de depuración de aguas residuales tiene como producto principal el agua
depurada que se incorpora a los cauces, pero también conlleva la producción de gran
cantidad de subproductos, especialmente los fangos ricos en materia orgánica que se
producen en el tratamiento biológico y en las sucesivas decantaciones.
La demanda bioquímica de oxígeno (DBO) es una prueba usada para la determinación
de los requerimientos de oxígeno para la degradación bioquímica de la materia orgánica
en las aguas municipales, industriales y en general aguas residuales; su aplicación
permite calcular los efectos de las descargas de los efluentes domésticos e industriales
sobre la calidad de las aguas de los cuerpos receptores. Los datos de la prueba de la
DBO se utilizan en ingeniería para diseñar las plantas de tratamiento de aguas
residuales.
La prueba de la DBO es un procedimiento experimental, tipo bioensayo, que mide el
oxígeno requerido por los organismos en sus procesos metabólicos al consumir la
materia orgánica presente en las aguas residuales o naturales. Las condiciones estándar
del ensayo incluyen incubación en la oscuridad a 20ºC por un tiempo determinado,
generalmente cinco días. Las condiciones naturales de temperatura, población biológica,
movimiento del agua, luz solar y la concentración de oxígeno no pueden ser
reproducidas en el laboratorio. Los resultados obtenidos deben tomar en cuenta los
factores anteriores para lograr una adecuada interpretación. Las muestras de agua
residual, se incuban por cinco días a 20ºC en la oscuridad. La disminución de la
concentración de oxígeno disuelto (OD), durante el periodo de incubación, produce una
medida de la DBO.
Para la determinación del contenido de materia orgánica, la muestra de agua se inyecta
en una cámara de reacción, a 680°C, rellena con un catalizador oxidante. El agua se
vaporiza y el carbono (orgánico e inorgánico) se oxida a CO2. Este CO2 se transporta,
en corriente de aire, y se mide en un analizador de infrarrojos no dispersivo.
Este procedimiento determina carbono total (TC), por ello se debe medir también el
carbono inorgánico (IC), para obtener el TOC por diferencia.
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El IC se mide inyectando la muestra en una cámara de reacción distinta, que contiene
ácido fosfórico. Bajo condiciones ácidas todo el IC se convierte en CO2, que se mide en
el analizador de infrarrojos. En estas condiciones el carbono orgánico no se oxida, por
lo que sólo se determina el IC.
En la mayoría de las muestras de agua, la fracción de IC es muy superior a la fracción
de TOC, por lo que, en numerosas ocasiones, se elimina previamente el IC. Para ello se
acidifican las muestras a pH ≤2 (a fin de convertir el IC en CO2) y a continuación se
purga la muestra con un gas puro (para eliminar el CO2), esta determinación se
denomina carbono orgánico no purgable (NPOC).
El proceso lodo activo es el proceso biológico más utilizado para el tratamiento de
aguas residuales municipales e industriales. Normalmente el proceso de lodo activo es
estrictamente aerobio, aunque se están empleando cada vez mas modificaciones sin
oxigeno en desnitrificación. La desnitrificación es un proceso de reducción bioquímico
mediante el cual el N de los nitratos (NO3) es devuelto a la atmósfera como óxido de
nitrógeno (N2O) o como N molecular (N2). Las bacterias toman las moléculas de
nitratos como aceptores de electrones para su propia respiración reemplazando al
oxígeno. Algunas de estas bacterias son anaeróbicas obligadas, es decir, proliferan solo
en ausencia de oxígeno, mientras que otras, la mayoría, son facultativas, es decir,
respiran oxígeno en cuanto hay: cuando éste se acaba, eligen del menú aquellos
compuestos oxidados que sirvan como aceptores de electrones, por ejemplo los nitratos
y los reducen. Una vez que estos desaparecen o se consumen totalmente, las bacterias
buscarán otros compuestos cómo los óxidos de hierro y de manganeso que los suceden
en la serie de potencial oxido-reducción, para continuar el proceso. Por esta razón,
situaciones de anegamiento generan condiciones de déficit de oxígeno, promoviendo
entre otros procesos, la actividad bacteriana de desnitrificación. El proceso de lodos
activos consiste en un reactor llamado tanque de aireación, un tanque de sedimentación,
reciclado de sólidos al tanque de aireación procedente del tanque de sedimentación y
una línea de purga de lodo. El tanque de aireación es un reactor de crecimiento en
suspensión que contiene conjuntos microbianos o flóculos de microorganismos
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denominados lodo activo. El lodo activo se mantiene en suspensión en el reactor
mezclado por aireación, cuando el fango de agua tratada y flóculos microbianos pasan al
tanque de sedimentación, los flóculos se eliminan del agua tratada por acción de la
gravedad y vuelven al tanque de aireación o de residuo para controlar el tiempo de
retención de sólidos. El efluente limpio se descarga al medio ambiente o se envía para
continuar el tratamiento. Las claves del proceso de lodo activo son la captura de
flóculos en el tanque de sedimentación y su reciclado al reactor, debido a que conducen
a una conveniente elevada concentración de microorganismos en el reactor. Así el lodo
alcanza una concentración mucho más elevada de la que se conseguiría sin el tanque de
sedimentación y el reciclado. La elevada concentración de biomasa permite que el
tiempo de retención sea pequeño, lo que hace al proceso mucho más eficiente en costos.
En la planta Procter & Gamble Vallejo se producen alrededor de 70 toneladas diarias de
productos de limpieza, detergentes y suavizantes, la planta cuenta con mas de dos mil
empleados y ofrece servicio de comedor, duchas y servicio sanitario. El agua utilizada
para satisfacer todos estos servicios, así como el agua residual de procesos de
producción requieren de un tratamiento previo antes de ser descargada en el drenaje de
la ciudad. Por esta razón se decidió realizar la caracterización del agua residual de la
planta, para evaluar si es conveniente el tratamiento de esta con lodos activos.
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Metodología
Determinación de la demanda bioquímica de oxígeno
Para determinar la demanda bioquímica de oxígeno se tomaron muestras del agua
residual de la planta, estas tomas de muestra se realizaron semanalmente y cada vez
que se cambiaba el proceso productivo ya este varía de acuerdo al tipo de producto
final, por ello, y para asegurar que el proceso de producción en turno no afectaría de
manera significativa los resultados debido a la producción de distintos detergentes con
fórmulas diferentes, se tomaron muestras cada vez que existía un cambio en el plan de
producción.
De las muestras recolectadas, se tomó una alícuota de 200 ml se agregaron 10 ml de
una solución tampón de fosfatos, 0.5 ml de solución de sulfato de Magnesio, 0.5 ml de
solución de cloruro de Calcio, 0.05 ml de solución de cloruro férrico y se aforaron hasta
500 ml.
Las botellas cerradas se colocaron en la cámara de incubación en agitación a 20°C y se
tomaron lecturas cada 24 horas durante los siguientes 5 días.
Figura 3. Botellas para DBO5
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Determinación de la carga microbiológica
Para determinar la carga microbiológica en las muestras de agua se tomaron alícuotas
de la misma y se realizaron diluciones 1/1, 1/10, 1/100 y 1/1000, dichas diluciones se
sembraron en cajas petri con agar para conteo de coliformes totales conforme a la
norma oficial mexicana NOM-113-SSA1-1994.
Se coloco en cajas Petri por duplicado 1 ml de la muestra líquida directa y de las
diluciones.
Se agregaron 15 ml del medio RVBA fundido y mantenido a 45 ± 1,0°C en baño de
agua. Mezclando cuidadosamente el inóculo con el medio con seis movimientos de
derecha a izquierda, seis movimientos en el sentido de las manecillas del reloj, seis
movimientos en el sentido contrario al de las manecillas del reloj y seis de atrás para
adelante, sobre una superficie lisa y nivelada.
Las placas se colocaron invertidas a incubación a 35° durante 24 horas. Después de la
incubación se realizo el conteo de las células en la cámara de conteo.
Figura 4. Bacterias coliformes
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Control de enzimas en el ambiente
Antecedentes
Los jabones son sustancias que alteran la tensión superficial (disminuyen la atracción de
las moléculas de agua entre sí en la superficie) de los líquidos, especialmente el agua.
Este tipo de sustancias se denominan tensoactivas. Los jabones se utilizan como agentes
limpiadores debido a la estructura singular de estos iones orgánicos especiales. Cuando
un objeto está sucio, casi siempre se debe a la adhesión de capas de grasa o aceite que a
su vez contienen polvo y partículas extrañas. Si el objeto es lavado con agua no se
elimina gran parte de la suciedad, sin embargo, cuando se agrega jabón al agua, puede
disolverse para dar iones carboxilato, estos iones tienen un extremo iónico que es muy
soluble en agua y un extremo de la cadena larga de hidrocarburos tiene una fuerte
atracción para las moléculas de aceite y grasa, los extremos que atraen al aceite penetran
en las capas de aceite y grasa y las disuelven, y a su vez, los extremos iónicos se siguen
disolviendo en agua, éstos tienden a hacer que se desprendan las partículas de grasa y
aceite a la solución, de manera que se puedan remover. Esta clase de acción limpiadora
se denomina acción detergente.
En el mercado se encuentran cuatro tipos de detergentes sintéticos: detergentes
aniónicos, que contienen comúnmente como grupos solubles, sulfatos y sulfonatos de
sodio; detergentes catiónicos, que son principalmente compuestos cuaternarios de
amonio, detergentes no iónicos como los productos de condensación del óxido de
etileno con materiales fenólicos o ácidos grasos y detergentes biológicos los cuales
contienen enzimas para eliminar algunos tipos específicos de manchas de la ropa.
La tecnología de enzimas en los detergentes se desarrolló a partir de la década de los
años 60, como una herramienta más de éstos para atacar ciertos sustratos (generalmente
proteicos) específicos. Las más comunes son las llamadas proteasas, las cuales degradan
restos de proteínas; y las lipasas que pueden atacar restos de sustratos lípidos que son
los que comúnmente se adhieren a la ropa y a ellas se les adhieren el resto de la
suciedad como polvo, restos de otros compuestos orgánicos etcétera. Los detergentes
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que contienen enzimas se les llama detergentes biológicos, estos son mas amigables con
el ambiente, el problema se presenta al usar exceso de estos detergentes, con lo cual se
desechan enzimas activas al drenaje, las cuales al llegar a los cuerpos de agua
provocarán daños en los seres vivos presentes en éstos, por acción directa sobre ellos o
sobre los nutrientes que componen su dieta alimenticia.
Entre otros efectos secundarios producidos por los detergentes es que afectan procesos
de tratamiento de las aguas residuales, por ejemplo: cambios en la demanda bioquímica
de oxígeno y en los sólidos suspendidos, efectos corrosivos en algunas partes mecánicas
de las plantas, interferencias en el proceso de cloración y en la determinación de
oxígeno disuelto y algunos aditivos en los detergentes pueden intervenir en la formación
de flóculos (agrupaciones de partículas suspendidas).
Dentro de Procter & Gamble planta vallejo se utilizan diversas enzimas como: catalasa,
sabinaza y tripsina, la larga exposición a dichas enzimas puede resultar en una
sensibilización de la piel y afectar sobre todo las mucosas nasales, por ello es
importante llevar un control y mantener la política de la empresa de “Cero polvo
visible”, con esto lo que se pretende es tener un ambiente controlado donde la cantidad
de enzimas suspendidas en el airea sea mínima o inexistente.
Para poder llevar este control es necesario poder detectar las enzimas que se encuentren
libres en el aire. Dentro de las áreas de proceso donde el personal de la planta maneja
las enzimas se encuentran filtros de aire en los cuales se retienen las partículas
suspendidas en el aire, de esta manera las enzimas son retenidas. Comentario [M2]: Los filtros logran retener a las enzima, ¿ cual es el diámetro
del poro, y el tamaño de las enzimas mencionadas.
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Figura 5. Filtro de aire
Las partículas retenidas son recolectadas para ser analizadas posteriormente mediante
ensayos de inmunoabsorción ligado a enzimas. Estos ensayos son conocidos como
pruebas de ELISA (Enzyme-Linked ImmunoSorbent Assay), esta prueba se basa en la
detección de un antígeno inmovilizado sobre una fase sólida, la detección se lleva a
cabo mediante anticuerpos que producen una reacción que es detectable como una
coloración o fluorescencia.
Existen diversos tipos de ELISA
ELISA Directo.
• Fijación al soporte insoluble (“tapizado”) de antígenos específicos. Lavado para
eliminar los antígenos fijados deficientemente o no fijados.
• Adición de anticuerpos marcados (“conjugados”) con una enzima; si los anticuerpos
reaccionan con los antígenos, el complejo quedará solubilizado. Lavado para eliminar
los anticuerpos marcados que no hayan reaccionado.
• Adición de un substrato sobre el que sea capaz de actuar la enzima marcadora. Se
puede parar la reacción si se desea.
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• Lectura visual o colorimétrica del producto final coloreado.
ELISA Indirecto.
• Fijación al soporte insoluble de antígenos específicos para los anticuerpos objeto de
estudio. Lavado para eliminar los antígenos fijados deficientemente o no fijados.
• Adición del suero problema, de tal forma que sus anticuerpos reaccionarán
específicamente con los antígenos fijados al soporte. Lavado para eliminar los
anticuerpos marcados que no hayan reaccionado.
• Adición de anti-anticuerpos conjugados con una enzima, los cuales reaccionan con los
anticuerpos específicos añadidos en el paso anterior y que se encuentran fijados a los
antígenos. Lavado para eliminar los anti-anticuerpos marcados que no hayan
reaccionado.
• Adición de un substrato sobre el que sea capaz de actuar la enzima marcadora. Se
puede parar la reacción si se desea.
• Lectura visual o colorimétrica del producto final coloreado.
ELISA Sándwich.
Consta de las siguientes etapas:
• Fijación al soporte insoluble de anticuerpos específicos del agente patógeno a detectar.
Lavado para eliminar los anticuerpos fijados deficientemente o no fijados.
• Adición de la muestra problema (extracto vegetal, sangre, suero, plasma, etc.), de tal
forma que si está presente el agente patógeno de diagnóstico (antígeno), reaccionará
específicamente con los anticuerpos fijados al soporte. Lavado para eliminar los
antígenos que no hayan reaccionado y los restos de la muestra no fijados.
• Adición de anticuerpos específicos del antígeno a detectar (deben tener un epítopo
diferente de los anticuerpos con los que se han tapizado el soporte), los cuales
reaccionan con los antígenos añadidos con la muestra problema y que se encuentran
fijados a los anticuerpos. Lavado para eliminar los anticuerpos que no hayan
reaccionado.
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• Adición de anticuerpos conjugados con una enzima anti-anticuerpos empleados en el
paso anterior. Lavado para eliminar los anti-anticuerpos marcados que no hayan
reaccionado.
• Adición de un substrato sobre el que sea capaz de actuar la enzima marcadora. Se
puede parar la reacción si se desea.
• Lectura visual o colorimétrica del producto final coloreado.
ELISA Competitivo.
Consta de las siguientes etapas:
• Fijación al soporte insoluble de anticuerpos específicos del agente patógeno a detectar.
Lavado para eliminar los anticuerpos fijados deficientemente o no fijados.
• Adición en concentración conocida de una mezcla de antígenos del anticuerpo
utilizado en el paso anterior, marcados con una enzima y antígenos desconocidos
objeto de estudio. Paralelamente, añadir únicamente antígenos del anticuerpo usado en
el paso anterior, marcados con una enzima. Lavar para eliminar los antígenos que no
hayan reaccionado.
• Adición de un substrato sobre el que sea capaz de actuar la enzima marcadora. Se
puede parar la reacción si se desea.
• Lectura visual o colorimétrica del producto final coloreado de ambas pruebas y
comparar los resultados. Si las lecturas de ambas pruebas son análogas, el antígeno a
estudio no tienen nada que ver con los anticuerpos empleados para tapizar el soporte.
Si hay diferencia en las lecturas de ambos pocillos, el antígeno objeto de estudio, está
relacionado serológicamente con el anticuerpo empleado para tapizar el soporte y la
diferencia de densidad óptica, es proporcional a la concentración del antígeno
problema en la muestra.
El tipo de ELISA realizado en Procter & Gamble para la detección de las enzimas es
ELISA directo.
25
Metodología
Semanalmente se recolectaron muestras de las partículas retenidas en los filtros, estas
partículas se diluyeron en agua destilada para ser sometidas a ensayos de
inmunoabsorción ligado a enzimas para así detectar la presencia de sabinaza catalasa y
tripsina.
Figura 6. Kit para ELISA
26
Resultados
Caracterización de aguas residuales para tratamiento con lodos activados
Las características de las muestras tomadas del efluente del agua mostraron las
siguientes características:
DBO en el orden de 780 mg/L lo cual indica la potencial biodegradabilidad de dicho
efluente.
El pH oscila en valores entre 6,5 y 7,4 lo que proporciona condiciones adecuadas de
neutralidad para el desarrollo de una masa microbiana.
Las condiciones de todas las botellas con muestra fueron las siguientes:
Presión Barométrica en la ciudad de Mexico mm Hg 580
Densidad del aire a 0 °C y 760 mm Hg g/lt 1.2931
Densidad del Aire en Mexico DF a 20 °C g/lt 0.9195
Temperatura Base °C 20
Volumen de la Botella mL 1000
Volumen de Muestra mL 200
Volumen de Dilución Total mL 500 Tabla 1. Condiciones para la prueba DBO5
Se realizaron 5 series de pruebas DBO5 por duplicado con muestras tomadas en
distintos días. En las gráficas siguientes se muestra el comportamiento de las distintas
pruebas, el titulo de cada gráfica indica la prueba realizada y el día “0” en el que inició
la prueba.
DBO5 20/11/08
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5
Dia
DB
O m
g/l
Gráfica 1. Valores de la prueba DBO5 del 20/11/08
27
DBO5 24/11/08
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5
Dia
DB
O m
g/l
Gráfica 2. Valores de la prueba DBO5 del 24/11/08
DBO5 02/12/08
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5
Dia
DB
O m
g/l
Gráfica 3. Valores de la prueba DBO5 del 02/12/08
28
DBO5 08/12/08
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5
Dia
DB
O m
g/l
Gráfica 4. Valores de la prueba DBO5 del 08/12/08
DBO5 18/12/08
0
100
200
300
400
500
600
700
800
900
0 1 2 3 4 5
Dia
DB
O m
g/l
Gráfica 5. Valores de la prueba DBO5 del 18/12/08
29
Los valores promedio de las pruebas DBO5 se encuentran en la siguiente tabla
Dia de Lectura DIA 0 1 2 3 4 5
Temperatura de la lectura °C 21 21 20.5 20.5 21 21
Volumen de la Cámara de Aire Lt 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5 0.5
Presión Relativa de la Cámara mm Hg -2 31 57 84 121 176
Presión Absoluta de la Cámara mm Hg 582 549 523 496 459 404
Presión Parcial del Nitrógeno en la Cámara mm Hg 459.78 459.8 459.0 459.8 460.6 459.8
Presión Parcial del Oxígeno en la Cámara mm Hg 122.22 89.2 64.0 36.2 -1.6 -55.8
Densidad del aire a las condiciones de la Cámara g/lt 0.920 0.862 0.818 0.770 0.704 0.607
Peso del aire g 0.460 0.431 0.409 0.385 0.352 0.304
Volumen de Oxígeno en la Cámara Lt 0.1050 0.0813 0.0612 0.0365 -0.0017 -0.0690
Peso del Oxígeno en la Cámara g 0.1071 0.0782 0.0562 0.0318 -0.0014 -0.0489
Peso del Nitrógeno en la Cámara g 0.353 0.353 0.353 0.353 0.353 0.353
Oxígeno Consumido Diario mg 0.00 28.92 22.01 24.39 33.17 47.52
Oxígeno Consumido Acumulado mg 0.00 28.92 50.93 75.33 108.50 156.02
DBO md/lt 0 144.6 254.7 376.6 542.5 780.1 Tabla 2. Valores promedio de pruebas DBO5
El conteo de la carga microbiana en el agua fue de 540 UFC/100mL de coliformes
totales.
Figura 6. Coliformes Totales en agar RVBA
30
Figura 7.Coliformes Totales
Control de enzimas en el ambiente
Se realizaron 25 pruebas de ELISA de las cuales únicamente en 2 ocasiones la prueba
fue positiva para la detección de las enzimas utilizadas en la planta, estas corresponden
a las pruebas realizadas el 17 de Noviembre del 2009 y el 8 de Diciembre del mismo
año, en ambas ocasiones se llevó a cabo una investigación por parte del equipo de
HS&E para encontrar la procedencia de las enzimas.
Se llevó un control de calidad de casa paso y equipo en los cuales interviene el proceso
de agregado de enzimas, se encontró que la fuente del problema fue una técnica
equivocada de vaciado de las enzimas al tanque mezclador, se dio un curso de
capacitación a todos los empleados involucrados en el área sobre el manejo adecuado de
las enzimas desde su llegada a la planta hasta el momento de su incorporación a los
detergentes.
De esta manera se logró corregir una falla en el proceso que ponía en riesgo la salud de
los trabajadores al exponerlos al contacto prolongado con enzimas.
31
Figura 8. Prueba de ELISA negativa
Figura 9. Prueba de ELISA del 08/12/08 positiva
32
Conclusiones
La experiencia de estancia industrial es de gran valor, ya que permite adquirir
experiencia laboral incluso antes de terminar los estudios, en lo personal me permitió
conocer como es el trabajo en equipo dentro de una empresa transnacional donde se
trabaja simultáneamente con distintas plantas en el mundo, así como el trato con
proveedores, técnicos y operadores, también me permitió aprender a manejar tiempos
de producción y distintas situaciones que se presentan en el ambiente laboral,
situaciones que es difícil poder aprender en la escuela ya que aunque en diversas
materias se trabaja en equipos, las relaciones laborales suelen ser mas complicadas al
estar formadas por personas de edades, carreras, escuelas, e incluso países distintos.
Los resultados obtenidos a partir del análisis de las muestras de agua nos permiten
observar que el tratamiento biológico del efluente de la planta es posible ya que se
cuenta con las características adecuadas para el uso de consorcios bacterianos con el fin
de reducir los niveles de toxicidad presentes en el efluente de agua de la planta, esto es
de suma importancia para el cuidado del ambiente , además de hacer de la planta Procter
& Gamble Vallejo una planta siembre buscando ser amigable con el ambiente y
procurando siempre rebasar los estándares de la industria limpia
EL área de HS&E busca siempre procurar un ambiente laboral seguro cuidando la
integridad de todos los trabajadores en la planta, las pruebas de ELISA mostraron ser un
método efectivo para detectar la presencia de enzimas dispersas en el aire del área de
trabajo ayudando así a llevar un control en la seguridad del área de trabajo.
33
Referencias
AUSET, M. (2002) Approche des mécanismes de décontamination en Infiltration-
percolation. PhD thesis. University of Barcelona
APHA, AWWA, WEF, (1995) Standard Methods for the Examination of Water and
Wastewater, 19th Edition
Washington D.C.
AUDIC, J.M., (1990). Evolution des technologies d'elimination des micro-organismes.
La Mer et les Rejets Urbains.
IFREMER, Actes de Colloques 11, pp. 133-148. Bendor.
RODIER, J. Análisis de Aguas: aguas naturales, aguas residuales, agua de mar. Omega,
Barcelona, 1981.
SAWYER, C.; McCARTY, P. Chemistry for Environmental Engineering. McGraw
Hill, New York, 1996
GARAY, J., PANIZZO, L., LESMES, L., RAMIREZ, G., SANCHEZ, J. Manual de
Técnicas Analíticas de Parámetros Físico-químicos y Contaminantes Marinos. Tercera
edición. Centro de Investigaciones Oceanográficas e Hidrográficas. Cartagena, 1993
RAMALHO. (1991) Tratamiento de las aguas residuales. - Editorial Reverté - 2ª
Edición
MONTGOMERY, H.A.C., "The determination of biochemical oxygen demand by
respirometric methods,"Water Res., 1/1:632-640, 1967.
CLARK JOHN W., "Continuous Recording BOD Determination," Water and Sewage
Works, 1960 p.107
34
NORMA OFICIAL MEXICANA NOM-113-SSA1-1994, BIENES Y SERVICIOS.
MÉTODO PARA LA CUENTA DE MICROORGANISMOS COLIFORMES
TOTALES EN PLACA.
Anexos
Reactivos para la DBO5
Solución tampón de fosfato: Disolver 8,5 g de KH2PO4, 21,75 g de K2HPO4,
33,4 g de Na2HPO4.7H2O, y 1,7 g de NH4Cl en aproximadamente 500 mL de
agua destilada y diluir a 1 L. El pH debe ser 7,2 sin posteriores ajustes. Si se
presenta alguna señal de crecimiento biológico, descartar este o cualquiera de los
otros reactivos.
Solución de sulfato de magnesio: Disolver 22,5 g de MgSO4.7H2O en agua
destilada y diluir a 1 L.
Solución de cloruro de calcio: Disolver 27,5 g de CaCl2 en agua destilada y
diluir a 1L.
Solución de cloruro férrico: Disolver 0,25g de FeCl3.6H2O en agua destilada,
diluir a 1L
Soluciones ácida y alcalina, 1 N, para neutralización de muestras cáusticas o
ácidas.
1) Ácido. A un volumen apropiado de agua destilada agregar muy lentamente y
mientras se agita, 28 mL de ácido sulfúrico concentrado; diluir a 1 L.
35
2) Álcali. Disolver 40 g de hidróxido de sodio en agua destilada y diluir a 1 L.
Solución de sulfito de sodio: Disolver 1,575 g de Na2SO3 en 1000 mL de agua
destilada. Esta solución no es estable y se debe preparar diariamente
Solución de glucosa-ácido glutámico: Secar a 103ºC por 1 h glucosa y ácido
glutámico grado reactivo. Disolver 150 mg de glucosa y 150 mg de ácido
glutámico en agua destilada y diluir a 1 L. Preparar inmediatamente antes de su
uso.
Solución de cloruro de amonio: Disolver 1,15 g de NH4Cl en 500 mL de agua
destilada, ajustar el pH a 7,2 con solución de NaOH, y diluir a 1 L. La solución
contiene 0,3 mg de N/mL
Reactivos para la Determinación de carga microbiológica
Solución reguladora de fosfatos (solución concentrada)
Fosfato monopotásico 34,0 g
Agua 1,0 l
Disolver el fosfato en 500 ml de agua y ajustar el pH a 7,2 con solución de
hidróxido de sodio 1,0 N.
Llevar con agua a un litro.
Esterilizar a 121± 1,0°C durante 15 minutos. Conservar en refrigeración
(solución concentrada).
Tomar 1,25 ml de la solución concentrada y llevar a un litro con agua (solución
de trabajo).
36
Distribuir en porciones de 99, 90 y 9 ml según se requiera.
Esterilizar durante 15 minutos a 121± 1,0°C.
Después de la esterilización, el pH y los volúmenes finales de la solución de
trabajo deben ser iguales a los iniciales.
Agua peptonada
Peptona 1,0 g
NaCl 8,5 g
Agua 1,0 l
Disolver los componentes en un litro de agua.
Ajustar el pH a 7,0 con hidróxido de sodio 1,0 N.
Esterilizar durante 15 minutos a 121 ± 1,0°C.
Después de la esterilización, los volúmenes finales de la solución de trabajo
deben ser iguales a los iniciales.
Si este diluyente no es usado inmediatamente, almacenar en lugar obscuro a una
temperatura entre 0 a 5°C por un tiempo no mayor de un mes, en condiciones
tales que no alteren su volumen o composición
Medio de cultivo
Agar-rojo- violeta-bilis-lactosa (RVBA)
Peptona 7,0 g
Extracto de levadura 3,0 g
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Lactosa 10,0 g
Sales biliares 1,5 g
Cloruro de sodio 5,0 g
Rojo neutro 0,03 g
Cristal violeta 0,002 g
Agar 15,0 g
Agua 1,0 l
Mezclar los componentes en el agua y dejar reposar durante algunos minutos.
Mezclar perfectamente y ajustar el pH a 7,4 con ácido clorhídrico 0,1N o con
hidróxido de sodio 0,1N a 25°C, de forma que después del calentamiento se
mantenga en este valor.
Calentar con agitación constante y hervir durante 2 minutos.
Enfriar inmediatamente el medio en un baño de agua hasta que llegue a 45°C.
