Bacterial cellulose produced by Gluconacetobacter xylinus: a sustainable alternative for felling trees in the paper industry

Authors

  • Juliana Angélica Flores Lugo Instituto Tecnológico de Sonora. Sonora, México
  • Ana Lucia Flores García Instituto Tecnológico de Sonora. Sonora, México
  • Magda Daniela Torres Portillo Instituto Tecnológico de Sonora. Sonora, México
  • María Fernanda Ávila Mascareño Instituto Tecnológico de Sonora. Sonora, México
  • Karla Patricia Cota García Instituto Tecnológico de Sonora. Sonora, México
  • Andrea Denisse Martínez Vidales Instituto Tecnológico de Sonora. Sonora, México
  • Fannie Isabella Parra Cota Campo Experimental Norman E. Borlaug (CENEB). Instituto Nacional de Investigaciones Forestales, Agrícolas y Pecuarias (INIFAP). Sonora, México
  • Sergio de los Santos Villalobos Instituto Tecnológico de Sonora. Sonora, México

DOI:

https://doi.org/10.47133/IEUNA22206b

Keywords:

bacterial cellulose, papermaking, biotechnology, environmental issues

Abstract

Nowadays, we face more changes in the Earth related to the environment and the impact of humans on it. There are multiple causes or environmental problems that are sought to be solved due to their consequences, where the tree felling is one of them. The plant cellulose (obtained mainly from trees) is a raw material of great importance in paper manufacturing; so the future of forests depends on the manufacture and consumption of paper. This review analyses the use of bacterial cellulose as a substitute raw material to plant cellulose in the paper industry for a possible reduction of tree felling.

Downloads

Download data is not yet available.

References

Area, M. C. (2008). Panorama de la industria de celulosa y papel en Iberoamérica 2008. Red Iberoamericana de Docencia e Investigación en Celulosa y Papel-Riadicypp. Misiones, Argentina.

Aswini, K., Gopal, N. O. & Uthandi, S. (2020). Optimized culture conditions for bacterial cellulose production by Acetobacter senegalensis MA1. BMC Biotechnology, 20(1), 46. doi:10.1186/s12896-020-00639-6.

Baird, C. & Cain, M. (2018). Química ambiental. 2da ed. Reverté. https://books.google.com.mx/books?id=59zeDwAAQBAJ&printsec=frontcover&hl=en&source=gbs_ge_summary_r&cad=0#v=onepage&q&f=trueBajpai Pratima. (2017). Pulp and paper industry. Emerging Wastewater Treatment Technologies. TNQ Books and Journals Elsevier. ISBN: 9780128110997.

Barrera-Martínez, C. L., Meléndez-Rentería, N. P., De León-Zapata, M. A., Salinas-Jasso, T. A., Aguilar-González, C. N. & Laredo-Alcalá, E. I. (2021). Polímeros de origen microbiano con aplicaciones agroindustriales. International Journal of Research and Technological Innovation. https://riiit.com.mx/apps/site/files_v2450/polmeros_uadec._3_riiit_div_ene-feb_2022.pdf.

Boeykens, S. (2006). Procesos para la producción de papel y pulpa: de la naturaleza a la mesa. Encrucijadas, 38. Universidad de Buenos Aires. Repository Institutional of the University of Buenos Aires. http://repositoriouba.sisbi.uba.ar/gsdl/collect/encruci/index/assoc/HWA_416.dir/416.PDF.

Carpintero, C. S. (2019). El agua en la industria de la celulosa y el papel, bajo el signo de la eficiencia. Retema: Revista técnica de medio ambiente, 32(215), 38-45.

Carreño Pineda, L. D., Caicedo Mesa, L. A. & Martínez Riascos C.A. (2012). Técnicas de fermentación y aplicaciones de la celulosa bacteriana: una revisión. Engineering and Science Journal, 8(16), 307-335. EAFIT University.

Centro de Estudios para el Desarrollo Rural Sustentable y la Soberanía Alimentaria (CEDRSSA) (2019). La actividad forestal en México, estrategias y acciones contra la deforestación. Legislative Palace of San Lázaro. México.

Chapela, G. (2012). Problemas y oportunidades en el mercado para las empresas sociales forestales en México. Universidad Autónoma de Chapingo.

Chávez-Pacheco, J. L., Yee, S. M., Zentella, M. C. & Marván, E. E. (2004). Celulosa bacteriana en gluconacetobacter xylinum: biosíntesis y aplicaciones. Tip Specialized Magazine in Chemical-Biological Sciences, 7(1), 18-25. https://www.redalyc.org/articulo.oa?id=43270103

Coordinación General de Producción y Productividad de la Comisión Nacional Forestal (CONAFORT) (2013). Bosques, cambio climático y REDD+ en México. Guía básica. Área de Proyectos y Mercados Forestales de Carbono. México. URL: http://www.conafor.gob.mx:8080/documentos/docs/35/4034Gu%C3%ADa%20B%C3%A1sica%20de%20Bosques,%20Cambio%20Clim%C3%A1tico%20y%20REDD_%20.pdf

Costa, A. F., Almeida, F. C., Vinhas, G. M. & Sarubbo, L. A. (2017). Production of bacterial cellulose by Gluconacetobacter hansenii using corn steep liquor as nutrient sources. Frontiers in microbiology, 8, 2027. doi: 10.3389/fmicb.2017.02027

Curilla Paucar, K. N. & Dias Huamani, D. F. (2020). Una revisión del uso de la celulosa vegetal en los materiales de construcción: una perspectiva de sostenibilidad ambiental en países desarrollados. (Bachelor’s Thesis). Universidad César Vallejo, Perú. https://hdl.handle.net/20.500.12692/60205

Domínguez Ríos, M. D. C., Hernández Contreras, R. G., & Medina Hernández, R. M. (2017). Innovación Y Sustentabilidad de la Industria de Papel En México (Innovation and Sustainability in the Mexico Paper Industry). Global Business Journal, 5(5), 87-97. https://ssrn.com/abstract=2916353

Francés Gómez, M. (2022). Evaluación de derivados de residuos agrícolas como materiales de refuerzo en la producción de papel para embalaje a partir de fibras secundarias. (Bachelor’s Thesis Universidad Zaragoza). Zaragoza. https://zaguan.unizar.es/record/112295/files/TAZ-TFG-2022-184.pdf

Ferro, F., Ferró, P. & Ferró, A. (2019). Temporary distribution of acute diarrheal diseases, its relationship with temperature and residual chlorine in drinking water in the city of Puno, Peru. Rev. investig. Altoandin. 21(1). scielo.org.pe/scielo.php?

Gorgieva, S. & Trček, J. (2019). Bacterial cellulose: Production, modification and perspectives in biomedical applications. Nanomaterials, 9(10), 1352. doi:10.3390/nano9101352

Greenpeace (2004). El papel. Cómo reducir el consumo y optimizar el uso y reciclaje de papel. http://archivo-es.greenpeace.org/espana/Global/espana/report/other/el-papel.pdf

Guinea Nava, M. (2016). Design of a pilot plant for the production of Bacterial Cellulose. (Bachelor's thesis, Universitat Politècnica de Catalunya). Available from http://hdl.handle.net/2117/98499

Gutiérrez Vélez, V.H. & Lopera Arango, G. J. (2001). Valoración económica de la fijación de carbono en plantaciones tropicales de Pinus patula. Medición y monitoreo de la captura de carbono en ecosistemas forestales. Valdivia, Chile. Universidad Nacional de Colombia.

Haggith, M. & Martin, J. (2018). The state of the global paper industry. Environmental Paper Network, 5. environmentalpaper.org/wp-content/uploads/2018/04/StateOfTheGlobalPaperIndustry2018_FullReport-Final-1.pdf.

Herrera, C. & Amurrio, D. (2021). Cellulose acetate from Viguiera tucumanensis. RevActaNova, 10 (1), 96-105. scielo.org.bo/scielo.php?pid=S1683-07892021000100006&script=sci_arttext

Islam, M. U., Ullah, M. W., Khan, S., Shah, N. & Park, J. K. (2017). Strategies for cost-effective and enhanced production of bacterial cellulose. International Journal of Biological Macromolecules 102, 1166–1173. doi:10.1016/j.ijbiomac.2017.04.110

Jiménez Pérez, J., Telles Antonio, R., Alanís Rodríguez, E., Yerena Yamallel, J. I., García García, D. A. & Gómez Cárdenas, M. (2020). Estimación del carbono almacenado en una plantación de Tectona grandis L. f. mediante ecuaciones alométricas. Revista Mexicana de Ciencias Forestales, 11(57), 32-56. doi:10.29298/rmcf.v11i57.550

Jónsson, J. Ö. G., Davíðsdóttir, B. & Nikolaidis, N. P. (2017). Valuation of Soil Ecosystem Services. In S. Banwart & D. Sparks (Eds.), Advances in Agronomy, Vol. 142, pp. 353–384. https://doi.org/10.1016/bs.agron.2016.10.011

Jónsson K., Kurzawa, M., Jędrzejczak-Krzepkowska, M., Ludwicka, K., Krawczyk, M., Migdalski, A., Kacprzak, M. M., Loska, D., Krystynowicz, A. & Bielecki, S. (2014). Complete genome sequence of Gluconacetobacter xylinus E25 strain—Valuable and effective producer of bacterial nanocellulose. Journal of Biotechnology, 176, 18-19. doi:10.1016/j.jbiotec.2014.02.006

Lahiri, D., Nag, M., Dutta, B., Dey, A., Sarkar, T., Pati, S., Edinur, H. A., Abdul Kari, Z., Mohd Noor, N. H. & Ray, R. R. (2021). Bacterial Cellulose: Production, Characterization, and Application as Antimicrobial Agent. International Journal of Molecular Sciences, 22(23), 12984. doi:10.3390/ijms222312984

Lera Santín, A. (2011). Aplicaciones enzimáticas en procesos de conservación y restauración de obras de arte. Consolidación de celulosa. Servicio Editorial de la Universidad del País Vasco/Euskal Herriko Unibertsitatearen Argitalpen Zerbitzua. http://hdl.handle.net/10810/14292

Liu, C. L. C., Kuchma, O., & Krutovsky, K. V. (2018a). Mixed-species versus monocultures in plantation forestry: Development, benefits, ecosystem services and perspectives for the future. Global Ecology and Conservation, 15, e00419. doi:10.1016/j.gecco.2018.e00419

Liu, M., Liu, L., Jia, S., Li, S., Zou, Y. & Zhong, C. (2018b). Complete genome analysis of Gluconacetobacter xylinus CGMCC 2955 for elucidating bacterial cellulose biosynthesis and metabolic regulation. Sci Rep, 8 (1), 6266. doi:10.1038/s41598-018-24559-w

López, H. G., Vaides, E. E. & Alvarado, A. (2018). Evaluation of carbon fixed in the aerial biomass of teak plantations in Chahal, Alta Verapaz, Guatemala. Agronomía Costarricense, 42(1), 137-153. doi:10.15517/rac.v42i1.32201

Merizalde, E., Montenegro, L., & Cabrera, M. (2019). Estudio de un sistema de tratamiento de aguas residuales provenientes de una industria de papel. Revista politécnica, 43(1), 7-14.

Mues, F., Rolón, J. N. & Rodriguez, M. E. (2018). Determinación de Costos para la Producción de Celulosa mediante Método Kraft y Mecánico. Revista Tecnología y Ciencia, (32), 307–318. https://rtyc.utn.edu.ar/index.php/rtyc/article/view/92

National Oceanic and Atmospheric Administration (NOAA). (2016). NOAA’s annual greenhouse gas index. Earth System Research Laboratory Global Monitoring Division, NOAA. https://gml.noaa.gov/aggi/

Pecoraro, É., Manzani, D., Messaddeq, Y. & Ribeiro, S. J. L. (2007). Bacterial Cellulose from Glucanacetobacter xylinus: Preparation, Properties and Applications. In Monomers, Polymers and Composites from Renewable Resources. Elsevier, 369–383.. doi:10.1016/B978-0-08-045316-3.00017-X

Perna, O. (2013). Evaluación de la producción de celulosa por Acetobacter xylinum ifo en presencia de melaza de caña bajo condiciones estáticas y/o de flujo de aire intermitente. (Master's Thesis. Universidad de la Sabana). Bogotá DC, Colombia.

Prada Ramírez, H.A. (2014). Papel del segundo mensajero c-di-GMP en Pseudomonas syringae pv. tomato DC3000. Granada. Universidad de Granada. URI http://hdl.handle.net/10481/34427.

Rojas Pérez, H. L., Díaz Vásquez, M. A., Muro Exebio, I. del R. & Díaz Manchay, R. J. (2020). Sostenibilidad ambiental de la práctica clínica, una nueva visión para enfermería. ACC CIETNA: Journal of the School of Nursing, 7(1), 116-125. doi:10.35383/cietna.v7i1.353

Romero Conrado, A. R., Suárez Agudelo, E. A., Macías Jiménez, M. A., Gómez Charris, Y. & Lozano Ayarza, L. P. (2017). Diseño experimental para la obtención de compost apto para uso agrícola a partir de lodo papelero Kraft. Spaces Journal. 38(28).

Santos de Dios, S. M. (2015). Aplicación de la celulosa bacteriana a la restauración del patrimonio bibliográfico y documental en papel. (Bachelor's tesis). Universidad Politécnica de Madrid. http://oa.upm.es/39035/1/07_2015_SARA_MARIA_SANTOS_DE_DIOS.pdf

Santos, S. M., Carbajo, J. M., Gómez, N., Quintana, E., Ladero, M., Sánchez, A., Chinga-Carrasco, G. & Villar, J. C. (2016). Use of bacterial cellulose in degraded paper restoration. Part II: application on real samples. Journal of Materials Science, 51(3), 1553–1561. doi:10.1007/s10853-015-9477-z

Secretaría de Medio Ambiente y Recursos Naturales (SEMARNAT). (2016). Informe de la situación del medio ambiente en México; Compendio de estadísticas ambientales, indicadores clave, de desempeño ambiental y de crecimiento verde. Edición 2015.

Schmid, J., Sieber, V. & Rehm, B. (2015). Bacterial exopolysaccharides: biosynthesis pathways and engineering strategies. Frontiers in Microbiology, 6,496. doi:10.3389/fmicb.2015.00496.

Teschke, K. & Demers, P. (2001). Industria del papel y de la pasta de papel sectores basados en recursos biológicos. Enciclopedia de salud y seguridad en el trabajo III, 72.1-71.21. https://www.virtualpro.co/biblioteca/industria-del-papel-y-de-la-pasta-del-papel

Tuya Salas, J., Gutiérrez Moreno, S. & Merino Rafael, F. (2021). Ensayos preliminares para producción de celulosa por bacterias aisladas de caña de azúcar. Revista de La Sociedad Química Del Perú, 87(2), 128–136. doi:10.37761/rsqp.v87i2.339

Valdovinos, N. & Franco, J. (2016). Occupational health in a paper company in the State of Mexico. Revista Cubana de Salud y Trabajo, 17(2), 27-35.

Vázquez, A., Foresti, M. L., Cerrutti, P. & Galvagno, M. (2013). Bacterial Cellulose from Simple and Low Cost Production Media by Gluconacetobacter xylinus. Journal of Polymers and the Environment, 21(2), 545–554. doi:10.1007/s10924-012-0541-3

Wang, J., Tavakoli, J. & Tang, Y. (2019). Bacterial cellulose production, properties and applications with different culture methods – A review. Carbohydrate Polymers, 219, 63–76. doi:10.1016/j.carbpol.2019.05.008

Downloads

Published

2022-12-29

How to Cite

Flores Lugo, J. A., Flores García, A. L., Torres Portillo, M. D., Ávila Mascareño, M. F., Cota García, K. P., Martínez Vidales, A. D., … de los Santos Villalobos, S. (2022). Bacterial cellulose produced by Gluconacetobacter xylinus: a sustainable alternative for felling trees in the paper industry. Revista Investigaciones Y Estudios - UNA, 13(2), 59–75. https://doi.org/10.47133/IEUNA22206b

Similar Articles

<< < 2 3 4 5 6 7 8 9 > >> 

You may also start an advanced similarity search for this article.