Freshwater-Derived Streptomyces: Prospective Polyvinyl Chloride (PVC) Biodegraders

Abstract

Polyvinyl chloride (PVC) is widely used in industrial applications, such as construction and clothing, owing to its chemical, physical, and environmental resistance. Owing to the previous characteristics, PVC is the third most consumed plastic worldwide and, consequently, an increasing waste accumulation-related problem. Te current study evaluated an in-house collection of 61 Actinobacteria strains for PVC resin biodegradation. Weight loss percentage was measured after the completion of incubation. Termo-gravimetric analysis was subsequently performed using the PVC incubated with the three strains exhibiting the highest weight loss. GC-MS and ionic exchange chromatography analyses were also performed using the culture media supernatant of these three strains. After incubation, 14 strains had a PVC weight loss percentage higher than 50% in ISP-2 broth. Tese 14 strains were identifed as Streptomyces strains. Strains 208, 250, and 290 showed the highest weight loss percentages (57.6–61.5% range). Te thermal stability of PVC after bacterial exposure using these three strains was evaluated, and a modifcation of the representative degradation stages of nonincubated PVC was observed. Additionally, GC-MS analysis revealed the presence of aromatic compounds in the inoculated culture media, and ionic exchange chromatography showed chloride release in the supernatant. A mathematical relation between culture conditions and PVC weight loss was also found for strains 208 and 290, showing an accuracy up to 97.99%. Tese results highlight the potential of the freshwater-derived Streptomyces strains as candidates for the PVC biodegradation strategy and constitute the frst approach to a waste management control scale-up process.

El cloruro de polivinilo (PVC) se utiliza ampliamente en aplicaciones industriales, como la construcción y la confección, debido a su composición química, resistencia física y ambiental. Por las características anteriores, el PVC es el tercer plástico más consumido a nivel mundial y, en consecuencia, un creciente problema relacionado con la acumulación de residuos. El estudio actual evaluó una colección interna de 61 Cepas de actinobacterias para la biodegradación de resinas de PVC. El porcentaje de pérdida de peso se midió después de completar la incubación. Posteriormente se realizó un análisis termogravimétrico utilizando el PVC incubado con las tres cepas que presentaban la mayor pérdida de peso. También se realizaron análisis de GC-MS y cromatografía de intercambio iónico utilizando el sobrenadante del medio de cultivo de estas tres cepas. Después de la incubación, 14 cepas tuvieron un porcentaje de pérdida de peso de PVC superior al 50% en caldo ISP-2. Estas 14 cepas fueron identificadas como cepas de Streptomyces. Las cepas 208, 250 y 290 mostraron los porcentajes de pérdida de peso más altos (rango de 57,6 a 61,5%). Se evaluó la estabilidad térmica del PVC después de la exposición bacteriana utilizando estas tres cepas y se observó una modificación de las etapas de degradación representativas del PVC no incubado. Además, el análisis GC-MS reveló la presencia de compuestos aromáticos en los medios de cultivo inoculados y la cromatografía de intercambio iónico mostró liberación de cloruro en los flotante. También se encontró una relación matemática entre las condiciones de cultivo y la pérdida de peso del PVC para las cepas 208 y 290. mostrando una precisión de hasta el 97,99%. Estos resultados resaltan el potencial de las cepas de Streptomyces derivadas de agua dulce como candidatos para la estrategia de biodegradación del PVC y constituyen la primera aproximación a un proceso de ampliación del control de la gestión de residuos.