6.4: Biorremediación

La biorremediación es una técnica de manejo de desechos que implica el uso de organismos como plantas, bacterias y hongos para eliminar o neutralizar contaminantes de un sitio contaminado. Según la EPA de Estados Unidos, la biorremediación es un “tratamiento que utiliza organismos naturales para descomponer sustancias peligrosas en sustancias menos tóxicas o no tóxicas”.

La biorremediación es ampliamente utilizada para tratar aguas residuales humanas y también se ha utilizado para eliminar los productos químicos agrícolas (pesticidas y fertilizantes) que se filtran del suelo al agua subterránea. Ciertos metales tóxicos, como el selenio y los compuestos de arsénico, también se pueden eliminar del agua mediante biorremediación. El mercurio es un ejemplo de un metal tóxico que puede eliminarse de un ambiente mediante biorremediación. El mercurio es un ingrediente activo de algunos pesticidas y también es un subproducto de ciertas industrias, como la producción de baterías. El mercurio suele estar presente en concentraciones muy bajas en ambientes naturales pero es altamente tóxico porque se acumula en los tejidos vivos. Varias especies de bacterias pueden llevar a cabo la biotransformación del mercurio tóxico en formas no tóxicas. Estas bacterias, como Pseudomonas aeruginosa, pueden convertir Hg ²⁺ en Hg, que es menos tóxica para los humanos.

Probablemente uno de los ejemplos más útiles e interesantes del uso de procariotas con fines de biorremediación es la limpieza de derrames de petróleo. La importancia de los procariotas para la biorremediación del petróleo se ha demostrado en varios derrames de petróleo en los últimos años, como el derrame de Exxon Valdez en Alaska (1989\(\PageIndex{1}\)) (Figura), el derrame de Prestige en España (2002), el derrame al Mediterráneo desde una central eléctrica del Líbano (2006,) y más recientemente , el derrame de petróleo BP en el Golfo de México (2010). Para limpiar estos derrames, se promueve la biorremediación mediante la adición de nutrientes inorgánicos que ayudan a que las bacterias ya presentes en el ambiente crezcan. Las bacterias degradantes de hidrocarburos se alimentan de los hidrocarburos en la gotita de aceite, dividiéndolos en compuestos inorgánicos. Algunas especies, como Alcanivorax borkumensis, producen surfactantes que solubilizan el aceite, mientras que otras bacterias degradan el aceite en dióxido de carbono. En el caso de derrames de petróleo en el océano, tiende a ocurrir biorremediación natural en curso, en la medida en que hay bacterias que consumen petróleo en el océano antes del derrame. En condiciones ideales, se ha reportado que hasta el 80 por ciento de los componentes no volátiles en el petróleo pueden degradarse dentro de 1 año del derrame. Los investigadores han diseñado genéticamente otras bacterias para consumir productos derivados del petróleo; de hecho, la primera solicitud de patente para una aplicación de biorremediación en Estados Unidos fue para una bacteria alimentadora de aceite modificada genéticamente.

Figura\(\PageIndex{1}\). a) Limpiando petróleo tras el derrame de Valdez en Alaska, los trabajadores limpiaron petróleo de las playas y luego utilizaron una pluma flotante para acorralar el petróleo, que finalmente fue desnatado de la superficie del agua. Algunas especies de bacterias son capaces de solubilizar y degradar el aceite. b) Una de las consecuencias más catastróficas de los derrames de petróleo es el daño a la fauna. (crédito a: modificación de obra por NOAA; crédito b: modificación de obra por GOLUBENKOV, ONG: Saving Taman)

Hay una serie de ventajas de costo/eficiencia para la biorremediación, que pueden emplearse en áreas que son inaccesibles sin excavación. Por ejemplo, los derrames de hidrocarburos (específicamente, los derrames de petróleo) o ciertos solventes clorados pueden contaminar las aguas subterráneas, las cuales pueden ser más fáciles de tratar usando biorremediación que los enfoques más convencionales. Esto suele ser mucho menos costoso que la excavación seguida de la eliminación en otro lugar, incineración u otras estrategias de tratamiento fuera del sitio. También reduce o elimina la necesidad de “bombear y tratar”, una práctica común en sitios donde los hidrocarburos han contaminado aguas subterráneas limpias. El uso de procariotas para la biorremediación de hidrocarburos también tiene la ventaja de descomponer los contaminantes a nivel molecular, en lugar de simplemente dispersar químicamente el contaminante.

Colaboradores y Atribuciones

• “Biorremediación” está licenciada bajo CC BY 4.0. “Diversidad procariota” de OpenStax está licenciada bajo CC BY 4.0. Modificado a partir de originales por Matthew R. Fisher.