BIORREMEDIACIÓN

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El crecimiento tecnológico impulsado por el hombre ha dado como resultado en muchos casos la contaminación del suelo y el agua, alterando el perfecto equilibrio biológico de nuestro planeta. En los últimos años el hombre ha decidido revertir este proceso empleando biotecnología.

La biorremediación es una técnica que emplea microorganismos como bacterias y hongos.

Una de las alternativas más interesantes para la recuperación de suelos y acuíferos contaminados es la biorremediación, una técnica de remediación que emplea microorganismos como hongos y bacterias para el tratamiento de los agentes tóxicos presentes en el medio ambiente. Estos microorganismos tienen la particularidad de degradar parcial o totalmente los agentes contaminantes mediante reacciones bioquímicas, de manera que la efectividad de la técnica depende de la actividad catabólica de los organismos utilizados.

Esta biotecnología tiene como ventajas la sencillez del proceso y la efectividad. Por lo general involucra menores costos en comparación a las técnicas de remediación convencionales y es amigable con el ambiente. Sus principales desventajas son la dificultad de predecir la eficacia de los procesos una vez que se llega a la etapa de escalamiento, la dependencia entre la actividad microbiana y las condiciones ambientales y el requerimiento de mayores tiempos de tratamiento.

¿CÓMO ACTUAN LOS MICROORGANISMOS?

Los microorganismos tienen la capacidad de transformar un compuesto en formas más simples a través de una serie de reacciones o procesos bioquímicos. Cuando la transformación es completa, el compuesto orgánico se convierte en formas minerales y se denomina mineralización.

El Lactobacillus bulgaricus es una bacteria que puede intervenir en la biorremediación.

El proceso de mineralización puede ocurrir en condiciones aeróbicas o anaeróbicas, en el primer caso se produce la siguiente reacción bioquímica:

En tanto que en condiciones anaeróbicas el proceso ocurre según la reacción:

En algunos casos la biotransformación no llega a la mineralización de los compuestos orgánicos, solo ocurre una transformación parcial en su estructura que los hace menos tóxicos o no tóxicos. Por ejemplo, la transformación del grupo nitro (-NO₂) al grupo amino (-NH₂):

Entre los distintos procesos de transformación que pueden sufrir los agentes contaminantes se encuentran:

• Hidrólisis.
• Hidroxilación.
• Deshalogenación.
• Desalquilación.
• Metilación.
• Nitro reducción.
• Conjugación.

Las Pseudomonas transgénicas son empleadas para degradar compuestos tóxicos clorados.

LA BIORREMEDIACIÓN SE PUEDE REALIZAR IN SITU O EX SITU

1- Biorremediación in situ

Consiste en tratar los suelos o aguas contaminados sin trasladarlos de lugar, es decir el proceso de remediación se realiza directamente en el área contaminada. Para ello se emplean diversos métodos como: bioestimulacion, bioaumentación, bioventeo, biolabranza, fitorremediación y atenuación natural.

Las raíces de algunas plantas captan los metales pesados que contaminan el suelo.

2- Biorremediación ex situ

El proceso de tratamiento de suelos o agua se lleva a cabo fuera del área contaminada, por lo que se requiere la excavación o traslado del ente a remediar. Si bien este tipo de biorremediación implica un menor tiempo de tratamiento, mayor efectividad y control del proceso, posee un mayor costo económico, producto de la necesidad de maquinarias. Los métodos ex situ más conocidos son: biorreactores y biopilas.

Biopilas con compost.

FACTORES QUE AFECTAN LA BIORREMEDIACIÓN

La eficacia de la biorremediación es susceptible a distintos factores fisicoquímicos, ambientales y biológicos.

1. Factores fisicoquímicos: se refieren a las características químicas y físicas del agente y el área contaminada.

• Estructura del contaminante: cada agente contaminante posee una estructura química única, de ésta dependerá el mecanismo de biodegradación a compuestos menos tóxicos o inocuos.
• Solubilidad: la biodegradabilidad de un agente contaminante está asociada a su solubilidad en agua, mientras más soluble sea, mayor será su disponibilidad.

La solubilidad es la capacidad de disolución de una sustancia en un líquido.

• Sorción: la absorción y la adsorción del agente contaminante son propiedades que determinan la biodegradabilidad de una sustancia. Particularmente en los suelos, la adsorción es la retención del contaminante a nivel superficial y absorción es la retención del contaminante en el interior del sólido.
• Volatilización: es el cambio de estado de un compuesto químico de líquido a gaseoso, la velocidad con que ocurre dicho cambio es un factor de importancia a considerar en la biorremediación.
• Densidad: es importante principalmente para aquellos contaminantes no solubles en agua, puesto que esta característica determina dónde se concentrarán este tipo moléculas, si en la superficie o en la profundidad del área contaminada.

En minería se generan desechos tóxicos para el ambiente, que son agentes contaminantes de agua y suelos.

2. Factores ambientales: son aquellos que afectan el crecimiento y actividad de los microorganismos que llevan a cabo la transformación de los agentes tóxicos.

• Temperatura: es uno de los factores más decisivos en los procesos de biorremediacion. Un aumento en la temperatura puede afectar el crecimiento y la actividad de algunos organismos, la volatilización, solubilización y la concentración de oxígeno presente en el área contaminada. En tanto el descenso de la temperatura disminuye la velocidad de degradación.

La temperatura es un factor ambiental que condiciona el crecimiento y actividad de determinados organismos.

• pH: indica el grado de acidez o basicidad, la actividad microbiana tiende a disminuir a valores extremos de pH. Por lo cual un pH moderado favorece el proceso de biodegradación.

Generalmente el crecimiento y actividad de microorganismos se favorece a un pH entre 5 y 8.

• Biodisponibilidad: se refiere a la accesibilidad o disponibilidad del agente contaminante para ser degradado por los microorganismos presentes.
• Humedad: la actividad microbiana está asociada a un nivel de humedad adecuado, el agua sirve como transporte a los nutrientes y componentes orgánicos requeridos por la célula microbiana y para transportar los productos de desecho fuera de la misma.
• Nutrientes: los microorganismos no solo necesitan una fuente de carbono y energía, también requieren nutrientes (P, N, vitaminas) y un aceptor de electrones (oxígeno) en el caso de los procesos aeróbicos. La ausencia de nutrientes limita la actividad microbiana.
• Disponibilidad de oxígeno: la mayoría de los procesos suelen ocurrir en presencia de oxígeno, un motivo para favorecer esta condición es que la demanda de oxígeno aumenta conforme se adiciona materia orgánica.
• Toxicidad: el agente contaminante es un factor fundamental a considerar en la biorremediación, una alta toxicidad puede hacerlo resistente a la biodegradación o incluso pueden tener efecto inhibitorio sobre la actividad microbiana.

3. Factores biológicos: se refiere a las características del organismo descomponedor.

- Particularidades bioquímicas y fisiológicas del microorganismo que permiten obtener la mayor información posible sobre las rutas metabólicas.

- Capacidad biocida del agente contaminante sobre el microorganismo.

- Condiciones ambientales favorables para el eficaz crecimiento microbiano de determinado microorganismo.

El oxígeno es uno de los factores ambientales que intervienen en la biorremediación.