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Biorremediación: una estrategia para eliminar contaminantes respetuosa con el medio ambiente

30 diciembre, 2009

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Este artículo es uno de los más personales que me ha tocado escribir, ya que afecta directamente al área en la cual estoy realizando mis proyectos de investigación. En este primer artículo me limitaré a exponer algunas definiciones, así como el ámbito de actuación de la biorremediación.

¿Qué es la biorremediación?

La biorremediación es el uso de seres vivos para restaurar ambientes contaminados. Es un concepto que no se debe de confundir con depuración. La depuración es la eliminación, ya sea por métodos físico/químicos o biológicos, de un contaminante antes de que éste alcance el medio ambiente. Cuando la contaminación ya se ha producido, se precisa restaurar el ecosistema contaminado, para lo que se pueden utilizar diversas estrategias. Una de ellas es la biorremediación.
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¿Qué organismos participan?

Se pueden emplear diversos organismos en los procesos de biorremediación. Los más usados son los microorganismos (tanto bacterias, como algas y hongos) y las plantas (en procesos llamados fitorremediación), pero también se pueden utilizar otros seres vivos tales como los nemátodos (vermiremediación).
Entre los microorganismos destacan especialmente las bacterias, los seres vivos con mayor capacidad metabólica del planeta. Las bacterias pueden degradar prácticamente cualquier sustancia orgánica. Si la sustancia se degrada completamente se habla de mineralización; este es el proceso ideal, pero no siempre ocurre. Algunas sustancias no son degradadas sino transformadas en otras (biotransformación). La biotransformación puede ser peligrosa, ya que la nueva sustancia formada puede ser tan nociva o más que la de partida. Finalmente hay sustancias que no son degradadas y se las denomina recalcitrantes. Éstas se acumulan durante mucho en el medio ambiente, especialmente si además son resistentes a procesos físico/químicos como la radiación ultravioleta o la oxidación.
Las bacterias además pueden eliminar los contaminantes en ambientes donde hay oxígeno (llamados aeróbicos), pero también en ambientes sin oxígeno (llamados anaeróbicos), ya que pueden respirar otras sustancias diferentes al oxígeno (aceptores de electrones), como por ejemplo el nitrato, el sulfato, el hierro (III), el manganeso, el selenio y un largo etcétera.

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¿Qué tipos de contaminantes se pueden eliminar por biorremediación?

Todos aquellos contaminantes que puedan ser degradados o transformados por los seres vivos son susceptibles de ser eliminados mediante procesos de biorremediación. Los compuestos orgánicos suelen ser degradados total o parcialmente y eliminados por completo del ecosistema. Por ejemplo, compuestos contaminantes tales como el tolueno, el fenol o los polibifenilos clorados (PCBs) pueden ser utilizados como fuente de carbono por bacterias, tanto en condiciones aeróbicas como anaeróbicas. Bacterias de los géneros Pseudomonas, Ralstonia, Burkholderia o Mycobacterium pueden eliminar hidrocarburos aromáticos como el tolueno o el naftaleno, pesticidas como las atrazinas, aditivos de la gasolina como el tricloruro de etilo o sustancias venenosas como el cianuro potásico, tanto de ambientes sólidos (suelos) como líquidos (rios y mares).
Pero, además muchas bacterias son capaces de modificar sustancias químicas peligrosas, transformándolas en otras menos tóxicas. Así, algunas bacterias pueden reducir la biodisponibilidad (hacerla menos accesible y por tanto menos tóxica) de metales pesados tales como el mercurio, el arsénico, el cromo, el cadmio, el zinc o el cobre.
Los mecanismos por los cuales las bacterias son capaces de degradar o transformar estas sustancias serán capítulo de un próximo artículo.

Figura: Ejemplo del empleo de bacterias para la eliminación de un contaminantes en capas profundas del suelo. En este ejemplo las sustancias contaminantes están haciendo peligrar un acuífero. Para su eliminación se inyecta en el suelo nutrientes y aceptores de electrones que favorecen el crecimiento de microoganismos que acabarán eliminando la sustancia tóxica.

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¿Qué utilidad tienen los microorganismos usados en biorremediación?

El estudio de los procesos de biorremediación tiene un gran interés, y no sólo por las ventajas que posee la restauración de un ecosistema. Las bacterias responsables de la biorremediación, los procesos bioquímicos que llevan a las reacciones de degradación, así como los genes que codifican las enzimas responsables de estos procesos se están analizando tanto para un conocimiento desde un punto de vista básico como aplicado. Conocer las proteínas responsables de estos procesos, así como los genes que codifican éstas, como han evolucionado y se han dispersado en los diferentes ecosistemas, permite conocer mejor la evolución ligada a procesos geoquímicos de nuestro planeta.

Además ese conocimiento ha servido y está sirviendo para desarrollar herramientas de interés biotecnológico como por ejemplo, el uso de las bacterias, o parte de ellas en procesos de biominería (extracción de metales de interés usando bacterias), de bioproducción de sustancias de interés tales como bioplásticos o biopolímeros, energía (electricidad), sustancias de interés farmacológico, o enzimas que realizan procesos químicos de una forma más eficiente y más respetuosa con el medio ambiente que la industria química. Estas bacterias, o parte de ellas también pueden ser usadas para desarrollar biosensores, sistemas de detección de sustancias más eficientes y rápidos que los típicos análisis químicos. Todas estas aplicaciones sólo se han podido obtener después de un profundo conocimiento de la biología molecular que subyace en los procesos de biorremediación. Pero eso será otro tema.

Aquí os dejo una charla de casi una hora de duración acerca de la teoría y práctica de la biorremediación (en inglés)

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  1. 30 diciembre, 2009 de 16:39

    Muy interesante, Manuel, especialmente lo de los acuiferos. Muchas veces la gente de la calle no somos conscientes de lo mucho que pueden contribuir a mejorar nuestra calidad de vida este tipo de investigaciones.

    Esta serie promete. Estaremos atentos a los siguientes artículos. 😉

  2. 30 diciembre, 2009 de 20:28

    “Aquí os dejo una charla de casi una hora de duración acerca de la teoría y práctica de la biorremediación (en inglés)”

    Eh, que el 28 ya fue. (es bromita)

  3. 19 enero, 2010 de 22:24

    A veces se intenta, pero no siempre funciona: http://www.elmundo.es/elmundo/2010/01/19/ciencia/1263917436.html

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