MICROORGANISMOS QUE PUEDEN DEGRADAR PLÁSTICOS DE POLIURETANO

Hace cinco años, los productos plásticos de poliuretano comprendían cerca de 3,5 millones de toneladas de todos los plásticos producidos en Europa. En la actualidad, este tipo de plástico sigue siendo usado en la fabricación de diversos productos que aprovechan su ligereza y sus propiedades aislantes y flexibles, desde refrigeradores y edificios hasta zapatos y muebles.  

Desafortunadamente, el poliuretano es difícil de reciclar o destruir dado que la mayoría de estos tipos de plásticos son polímeros termoendurecibles; es decir, no se derriten cuando se calientan. La mayoría de sus residuos terminan en vertederos  donde liberan químicos tóxicos al ambiente, algunos de los cuales son carcinogénicos.

El uso de microorganismos para degradar plásticos en un área de investigación en curso; sin embargo, pocos estudios se han focalizado en la biodegradación de poliuretanos. Ahora, un grupo de investigadores alemanes han identificado y caracterizado a una cepa bacteriana capaz de degradar algunos de los bloques químicos del poliuretano. Las bacterias pueden usar estos compuestos como la única fuente de carbono, nitrógeno y energía. Para los investigadores, esto descubrimiento representa un paso importante para la reutilización de productos a base de poliuretano.
La investigación es parte del programa científico P4SB ( Plastic waste to Plastic value using Pseudomonas putida Synthetic Biology), el cual esta intentando encontrar microorganismos útiles que puedan bioconvertir plásticos derivados del petróleo en plásticos totalmente biodegradables, y como su nombre lo indica, se ha enfocado principalmente en la Pseudomonas putida; por otro lado, aparte del poliuretano, el programa también esta probando la eficacia de los microorganismos para degradar plástico hecho de tereftalato de polietileno (PET), el cual es ampliamente usado en botellas plásticas.

Primero que todo, el equipo alemán se las ingenió para aislar una bacteria, la Pseudomonas sp. TDA1, de un sitio rico en residuos plásticos que muestra ser prometedora en atacar algunos de los enlaces químicos que conforman los plásticos de poliuretano.
Luego los investigadores realizaron un análisis genómico de la bacteria para identificar rutas bioquímicas de degradación. Ellos hicieron descubrimientos preliminares acerca de los factores que ayudan al microorganismo a metabolizar ciertos compuestos químicos en el plástico para la obtención de energía ademas de otros análisis y experimentos para entender las capacidades de la bacteria.
Esta cepa en particular es parte de un grupo de bacterias que se destacan por su tolerancia a compuestos orgánicos tóxicos y otras formas de estrés, muy característico de los microorganismos extremófilos al cual no pertenece.
El Dr. Hermann J. Heipieper, parte del equipo, indica que el primer paso de cualquier futura investigación en Pseudomonas sp. TDA1 será identificar los genes que codifican enzimas extracelulares capaces de degradar ciertos compuestos químicos en los poliuretanos basados en poliesteres. Las enzimas extracelulares, también llamadas exoenzimas, son proteínas secretadas al exterior de la célula y que causan la reacción bioquímica. 
Sin embargo, no hay un plan inmediato para emplear estas u otras enzimas en técnicas de biología sintética para la producción de bioplásticos, lo cual podria involucrar, por ejemplo, convertir genéticamente la bacteria en minifábricas capaces de transformar compuestos químicos derivados del petroleo en compuestos biodegradables amigables con el medio ambiente, desde aquí esperamos que esta idea sea abordada a la brevedad para combatir los problemas ambientales que nos aquejan en la actualidad.

DESCUBREN BACTERIAS CAPACES DE DEGRADAR PLÁSTICO EN UNA ÚNICA ETAPA DENTRO DE LOS INTESTINOS DE LAS LARVAS DE UNA ESPECIE DE POLILLA

Es bien conocido que el plástico suele permanecer en el medio ambiente durante muchísimos años sin descomponerse, contribuyendo de forma notable a los problemas medioambientales.
Ahora, un grupo de científicos han comprobado que ciertas bacterias del intestino de unas larvas de polilla, de la que se sabe que ingiere trozos de envases de alimentos, son capaces de degradar polietileno, el plástico más habitual. El hallazgo hecho por el equipo de Jun Yang, de la Universidad de Beihang en Pekín, China, podría llevar a nuevas formas de deshacerse de los persistentes residuos de plástico.
La industria global de los plásticos produce unos 140 millones de toneladas de polietileno cada año. Buena parte de él va a parar a bolsas, botellas y cajas que muchos de nosotros utilizamos regularmente, y que después desechamos.
Durante muchos años, la comunidad científica ha estado intentando averiguar cómo hacer que esta basura plástica desaparezca. En algunos de los estudios más recientes, se ha intentado hacer que ciertas bacterias presentes en el plástico lo degraden, pero esto requería exponerlo primero a la luz o al calor. El equipo de Yang quería encontrar bacterias que pudieran degradar el polietileno en un único paso.
Los investigadores se fijaron en una larva de polilla de la especie Plodia interpunctella, que en su fase de oruga ingiere trozos de plástico. Encontraron que al menos dos cepas de microbios intestinales de esas orugas, Enterobacter asburiae y Bacillus sp., pueden degradar el polietileno sin un paso de pretratamiento.
Los científicos descubrieron que después de un periodo de incubación de 28 días de las dos cepas en películas de polietileno se observó una disminución en la hidrofobicidad de las películas de polietileno. Se observó también un daño obvio que incluía hoyos y cavidades de 0.3 a 0.4 μm de profundidad en las superficies de las películas de polietileno usando un microscopio electrónico de barrido y un microscopio de fuerza atómica.
Los cultivos de las cepas Enterobacter asburiae y Bacillus sp. en suspensión (108 células/mL)  fueron capaces de degradar aproximadamente 6.1 ± 0.3% y 10.7 ± 0.2% de las películas de polietileno (100mg), respectivamente, en un periodo de incubación de 60 días. Los pesos moleculares de las películas residuales de polietileno fueron mas bajos, y la liberación de 12 productos residuales solubles en agua también fueron detectados. Los resultados demostraron la presencia de bacterias degradadoras de polietileno en los intestinos de las larvas y el descubrimiento abre un alentador camino hacia una forma nueva y directa de biodegradar plástico.

DESCUBREN BACTERAS CAPACES DE DEGRADAR COMPUESTOS PRESENTES EN DESECHOS RADIACTIVOS BAJO CONDICIONES EXTREMADAMENTE ALCALINAS

La eliminación de desechos nucleares es muy complicada, con volúmenes muy grandes destinados a ser enterrados a gran profundidad. El mayor volumen de desechos radiactivos, corresponde a los del tipo catalogado como de nivel intermedio (ILW por sus siglas en inglés), que contienen grandes cantidades de material celulósico que deben ser encerrados en sarcófagos de hormigón antes de su almacenamiento en cámaras subterráneas especiales. Sin embargo, tarde o temprano, las aguas subterráneas acaban alcanzando estos materiales de desecho dando lugar a la predominancia de condiciones alcalinas donde se lleva acabo una serie de reacciones químicas que desencadenan la descomposición de los diversos materiales celulósicos presentes en estos desechos complejos.

Uno de los productos relacionados con estas actividades, el ácido isosacarínico, causa mucha preocupación porque puede reaccionar con una amplia gama de radionucleidos, elementos tóxicos e inestables que se constituyen durante la producción de energía nuclear y que dan forma al componente radiactivo del desecho nuclear. Si el ácido isosacarínico se enlaza químicamente a los radionucleidos, como por ejemplo, el uranio, entonces se vuelven mucho más solubles y aumenta la probabilidad de que fluyan fuera de las cámaras subterráneas, alcanzando acuíferos e incluso la superficie, con el consiguiente riesgo de que contaminen el agua potable o entren en la cadena alimentaria.

Se sabe de algunos microorganismos exóticos que son capaces de sobrevivir expuestos a elevadísimas dosis de radiactividad y que además realizan una actividad biogeoquímica que podría, potencialmente, ayudar a descontaminar lugares emponzoñados con desechos radiactivos, o a evitar que los residuos contaminantes se propaguen por el entorno. El hallazgo de una nueva bacteria de este tipo proyecta un rayo de esperanza sobre algunas de las cuestiones más punzantes de la problemática de los residuos nucleares.

El equipo de Jonathan Lloyd, de la Universidad de Manchester en el Reino Unido, ha descubierto bacterias extremófilas especializadas, que pueden vivir bajo las condiciones alcalinas que podemos esperar encontrar en los desechos radiactivos recubiertos con cemento. Los organismos no solo están adaptados de forma soberbia a vivir en desechos cálcicos altamente alcalinos, sino que pueden usar el ácido isosacarínico como fuente de alimento y energía bajo condiciones virtualmente idénticas a aquellas que se estima que existen dentro de los cementerios nucleares para desechos de nivel intermedio o en sus alrededores. Por ejemplo, cuando no hay oxígeno, un escenario probable en cámaras subterráneas de almacenamiento, que ayude a estas bacterias a “respirar” y descomponer el ácido isosacarínico, estos simples microorganismos unicelulares son capaces de cambiar su metabolismo para respirar usando otras sustancias en el agua, como nitrato o hierro III.

Los procesos biológicos fascinantes que utilizan para mantenerse con vida bajo condiciones tan extremas están siendo estudiados todavía por el equipo de la Universidad de Manchester, así como los efectos de estabilización de estas modestas bacterias sobre los desechos radiactivos, y todo apunta a que esta línea de investigación será muy fructífera.

PROPONEN TRATAR LAS AGUAS CONTAMINADAS CON METALES PESADOS MEDIANTE EL USO DE BIOFILTROS DE ALGAS INMOVILIZADAS

Arsénico, Cadmio y Cobre son algunos de los metales pesados presentes en diversos cuerpos acuíferos, los cuales pueden provenir tanto desde fuentes naturales como de actividades humanas, por ejemplo aguas residuales domésticas, agrícolas e industriales. Ambas fuentes constituyen un peligro tanto para la salud como para la vida acuática.

Con esta problemática en mente, un equipo de investigadores y académicos del Departamento de Ingeniería Matemática y del Centro Gibmar, del Centro de Biotecnologías UdeC, llevan adelante el proyecto AlgaeFilter: Biofiltro de algas inmovilizadas en matriz polimérica para el tratamiento con alto contenido de metales pesados, iniciativa financiada por Innova Chile, en la que además participan las empresas DCS Engineering Ltda., junto a Pigmentos Naturales S.A.
Para desarrollar esta iniciativa es que se han unido el Departamento de Ingeniería Matemática, con el Dr. Roberto Riquelme, junto al Grupo Interdisciplinario en Biotecnología Marina (Gibmar) del Dr. Cristian Agurto, quienes han aunado esfuerzo y conocimiento interdisciplinario para intentar dar solución a uno de los principales problemas ambientales de la actualidad: el alto contenido de metales pesados presente en el agua y que constituyen un riesgo potencial para la salud humana.
El Dr. Roberto Riquelme, director del proyecto, explicó que el objetivo principal es realizar la modelación, diseño y desarrollo de un sistema automatizado de biofiltración alternativo, con un costo competitivo, utilizando algas inmovilizadas en una matriz polimérica para la remoción de metales pesados, desde aguas cargadas tanto de forma natural como desde actividades industriales. Entre otros aspectos, la idea es también dar cumplimiento a las normativas sanitaria y ambiental (DS90 y DS609) vigentes en Chile, que está dirigida a mejorar la calidad del agua, ya sea para consumo humano como también para biorremediar efluentes líquidos industriales que puedan ser reutilizados.
Para el director alterno del proyecto, el Dr. Cristian Agurto, la iniciativa también suma innovación a la propuesta, que tiene que ver con la selección de algas para la remoción de metales pesados mediante filtros 100% naturales y biodegradables, demostrando así una tecnología escalable y comercialmente viable, además de promover la entrada de este producto a un mercado en crecimiento con amplias oportunidades de desarrollo económico en el país sureño.

CIENTÍFICOS LATINOS PROPONEN DESCONTAMINAR SUELOS CON BACTERIAS FERMENTADORAS DE LECHE

Científicos de la Universidad Autónoma de Zacatecas en México (UAZ), en colaboración con expertos del Centro de Investigación y Desarrollo en Criotecnología de Alimentos, en Argentina, buscan hacer uso de colonias de bacterias conocidas como Lactobacillus bulgaricus para recuperar suelos contaminados por agentes tóxicos, como metales pesados.

El doctor Cuauhtémoc Araujo Andrade, investigador de la Unidad Académica de Física de la UAZ, manifestó que la investigación busca aprovechar las propiedades que permiten que las Lactobacillus bulgaricus capturen a otras bacterias dañinas para impedir su actividad patógena en el organismo humano. Pero ahora se busca que esa cualidad sea aprovechada para que tales microorganismos capturen iones de metales pesados que contaminan suelos y aguas.

Araujo Andrade manifestó que la aportación de la UAZ consistió en emplear un novedoso método fotónico (basado en el uso de luz infrarroja) para obtener información acerca de cómo es que esas bacterias interaccionan con distintos tipos de iones metálicos, y así optimizar la biorremediación de los suelos. De esa forma, se determinó la eficacia de las Lactobacillus bulgaricus a fin de atrapar a los metales pesados y descontaminar diversos ecosistemas de manera biológica.

El investigador de la casa de estudios zacatecana manifestó que el empleo de Lactobacillus bulgaricus para la descontaminación de suelos representa una alternativa inocua, económica y natural, capaz de lograr la descontaminación de suelos en zonas mineras del país, o de aguas contaminadas cuya polución se origine por los desechos industriales.

Araujo Andrade agregó que gracias a la sinergia de la institución argentina y la UAZ, se ha documentado que uno de los factores más relevantes que permiten una óptima descontaminación del suelo se refiere al tamaño del radio de los iones contaminantes, ya que cuanto mayor sea éste en los metales hay más eficiencia en el secuestro iónico por parte de las bacterias.

Otro de los avances que permitirán emplear las Lactobacillus bulgaricus de manera más eficaz, reside en la observación de que algunas colonias de bacterias son más efectivas que otras para secuestrar metales, por ello, tales resultados podrían fungir como base en el objetivo de criar colonias específicas de esas bacterias en el objetivo de lograr la biorremediación.

DESCUBREN EN LA ANTÁRTIDA UNA BACTERIA CAPAZ DE INHIBIR LA TOXICIDAD DE UN METAL CONTAMINANTE

Bacterias aisladas en suelos de la Antártida son capaces de reducir casi en un 100% la presencia de la forma química de un tipo de metal que afecta algunos ecosistemas. El hallazgo, realizado por investigadores de Argentina y de Malasia, sienta las bases para el desarrollo de procesos de saneamiento de ambientes afectados por la actividad humana.

Los científicos hallaron que bacterias de la cepa Pseudomonas DRY1 inhibieron en un 95% el efecto contaminante del molibdato, un metal proveniente de la industria siderúrgica y asociado a otras actividades humanas como la minería, diversos procesos de catálisis industriales y a la inhibición de los procesos de corrosión, indicó el doctor Walter Mac Cormack, director del Departamento de Microbiología Ambiental y Ecofisiología del Instituto Antártico Argentino (IAA) y uno de los autores principales del estudio.

Las bacterias DRY1 fueron aisladas de suelo en el área de la base científica Carlini, en la Isla 25 de Mayo del archipiélago antártico de las Shetlands del Sur. Por eso, pueden crecer y actuar en condiciones extremas, como mínimas invernales de 22ºC bajo cero y máximas estivales que excepcionalmente alcanzan los 10ºC.

Mac Cormack explicó que además de la temperatura, estos suelos son extremos porque poseen muy bajos niveles de nutrientes, son muy secos y están altamente irradiados por rayos ultravioletas.La bacteria estudiada incorpora el molibdato y modifica su estado con una serie de enzimas reductasas.

Mac Cormack señaló que si se debe trabajar sobre aguas contaminadas, se pueden construir reactores con esa cepa bacteriana inmovilizada de modo que el agua fluya a través de esa matriz como una red. En el caso de la limpieza de suelos, existen otras alternativas que varían de acuerdo al tipo de contaminante, el mecanismo de acción de los microorganismos y las condiciones ambientales requeridas.

DESCUBREN UNA BACTERIA QUE RESPIRA TOXINAS CON POTENCIAL APLICABILIDAD EN LA INDUSTRIA Y EN EL CUIDADO DEL MEDIO AMBIENTE

Enterradas profundamente en el lodo a lo largo de las orillas de un lago de agua salada cerca del Parque Nacional de Yosemite se encuentran colonias de bacterias con una propiedad inusual: respiran un metal tóxico para sobrevivir. Investigadores de la Universidad de Georgia descubrieron la bacteria en una reciente expedición al Lago Mono, en California, y sus experimentos con este organismo inusual demuestran que un día pueda convertirse en una herramienta útil para la industria y la protección del medio ambiente.

Las bacterias utilizan elementos que son notoriamente tóxicos para los humanos, tales como el antimonio y el arsénico, en lugar de oxígeno, una habilidad que les permite sobrevivir enterrados en el lodo de aguas termales en esta única cuenca salina.

Chris Abin, autor de un artículo que describe la investigación afirma que esta bacteria está particularmente encariñada con el arsénico, pero también utiliza otros elementos relacionados, ademá puede ser posible aprovechar estas habilidades naturales para hacer productos útiles a partir de diferentes elementos.

El antimonio es un metal ampliamente utilizado por numerosas industrias para fabricar plásticos, caucho vulcanizado, retardantes de llama y una serie de componentes electrónicos, incluyendo las celdas solares y LEDs. Para hacer estos productos, el antimonio debe ser convertido en trióxido de antimonio, y esta bacteria es capaz de producir dos tipos muy puros de  trióxido de antimonio cristalino perfectamente adecuado para la industria.

Los métodos químicos tradicionales utilizados para convertir mineral de antimonio en trióxido de antimonio pueden ser costosos, consume mucho tiempo y a menudo crean subproductos nocivos. Pero las bacterias descubiertas por los investigadores de UGA hacen trióxido de antimonio naturalmente como consecuencia de la respiración, creando un producto industrial útil sin crear subproductos nocivos o que requieren legiones de equipos especializados.

James Hollibaugh, principal investigador del proyecto indica que los cristales de trióxido de antimonio producidos por esta bacteria son muy superiores a aquellos actualmente producidos usando métodos químicos, pues ellos probaron sus cristales junto a los productos disponibles en el mercado, y los suyos son de calidad idéntica o superior.

Los investigadores creen que las industrias podrían mantener grandes cultivos de sus bacterias en simples tanques de almacenamiento, alimentarlo con antimonio oxidado y recoger los cristales de trióxido de antimonio. Después de recoger los cristales, los fabricantes sólo necesitarían alimentar más antimonio oxidado en los tanques para mantener el proceso predominantemente autosustentable en marcha.
Pero la utilidad de las bacterias no se limita a la refinación de antimonio. Posee un número de diferentes enzimas que les permiten utilizar otros elementos peligrosos que se acumulan en las aguas residuales cerca de minas o refinerías y constituyen una seria amenaza para los seres humanos y los animales. Por ejemplo, las bacterias son capaces de reducir otros contaminantes, incluyendo el selenio y el telurio. Las pruebas preliminares sugieren que las bacterias podrían utilizarse para eliminar estos contaminantes de las aguas residuales y proteger los ecosistemas circundantes. 
Según Hollibaugh, estas bacterias pueden ser utilizadas en una de dos maneras. Las bacterias podrían utilizarse simplemente para limpiar el agua, pero también podrían ayudar a los seres humanos a recuperar y reciclar los elementos valiosos del agua.De esta manera, el agua se mantiene limpia y la industria no pierde un recurso valioso.
Tanto Abin como Hollibaugh advierten que más investigación debe hacerse antes de que cualquiera de estas aplicaciones estén listas para implementarse. La UGA ha solicitado patentes para proteger estos procesos únicos, así como para la propia bacteria, y actualmente están probando la eficacia de las bacterias en diferentes ambientes y condiciones para descubrir cómo las bacterias reaccionan cuando son expuestos a una variedad de metales en forma simultánea. 
Gennaro Gama, gerente senior de licencias de tecnología en la UGA cree que esta tecnología representa una solución viable para muchos tipos de contaminación ambiental, pero también es útil para la producción de materias primas importantes, como el trióxido de antimonio, selenio y teluro elemental.

LOGRAN GENERAR ELECTRICIDAD CON MICROORGANISMOS PRESENTES EN AGUAS RESIDUALES

Ingenieros de la Universidad de Stanford han desarrollado una nueva forma de generar electricidad a partir de aguas residuales utilizando microbios cableados que actúan como minicentrales naturales mientras digieren los desechos animales y vegetales.

En un artículo publicado en «Proceedings of the National Academy of Sciences», sus autores, Yi Cui, investigador de materiales, Criddle Craig, ingeniero ambiental, y Xing Xie, científico interdisciplinario, explican la invención de esta batería microbiana.

Su objetivo es que el invento pueda ser aplicado en lugares como plantas de tratamiento de aguas residuales, o donde se descomponen los contaminantes orgánicos, en zonas muertas de lagos y costas, donde la escorrentía de fertilizantes y otros residuos puede reducir los niveles de oxígeno y afectar a la vida marina.

Por el momento, el prototipo diseñado no supera el tamaño de una pila y presenta dos electrodos, uno positivo y otro negativo, además de una botella con agua residual. Con ese caldo, unidas al electrodo negativo, un tipo inusual de bacterias forman un festín con los desechos orgánicos y producen una electricidad que es captada con el electrodo positivo de la batería. «Lo llamamos la pesca de electrones», explicó Craig.

Durante años, los científicos han sabido de la existencia de los denominados microbios exoelectrogénicos: organismos que han evolucionado en ambientes sin ventilación y desarrollado la capacidad de reaccionar con los minerales de óxido en lugar de respirar oxígeno. Así, durante los últimos doce años, diversos grupos de investigación han intentado utilizar estos microbios como biogeneradores que crearan energía de forma eficiente.

En el electrodo negativo, las colonias de microbios se aferran a los filamentos de carbono, que sirven como conductores eléctricos. Craig aclaró que han podido observar que estos microorganismos hacen nanocables para librarse del exceso de electrones. Esos electrones fluyen hacia el electrodo positivo, fabricado con óxido de plata, que los atrae.

Los investigadores estiman que la batería microbiana puede llegar a extraer el 30 por ciento de la energía encerrada en las aguas residuales, lo que sería parecido a la eficacia de las mejores células para convertir la energía solar en electricidad.

De cara al futuro, uno de los retos, según los investigadores, será encontrar un material barato pero eficaz para el nodo positivo. El uso del óxido de plata es demasiado caro para su uso a gran escala, ahora estan buscando un material más práctico, aunque les llevará algo de tiempo.

DESCUBREN LEVADURAS EN LA PATAGONIA CAPACES DE ACUMULAR METALES CONTAMINANTES

El equipo dirigido por Maria Rosa Giraudo de van Broock, investigadora principal del CONICET en el Instituto de Investigaciones en Biodiversidad y Medioambiente de Argentina, encontró nuevas especies de levaduras autóctonas de la Patagonia capaces de acumular metales en entornos altamente acidificados.

A partir del año 2004 el grupo de Giraudo comenzó a analizar la biodiversidad presente en el Río Agrio y el Lago Caviahue. El río, que nace en el Volcán Copahue y al llegar a la meseta forma el Lago Caviahue, tiene un gradiente de pH único: en la naciente los valores oscilan entre 0,5 y 1 y a lo largo de su curso el pH aumenta gradualmente hasta neutralizarse.

Los ambientes acuáticos ácidos como este poseen metales disueltos en concentraciones elevadas que resultan tóxicos para plantas y animales. Algunos microorganismos están adaptados a este entorno gracias a sus características metabólicas y presentan una elevada tolerancia a distintos metales, por lo que serían buenos candidatos para utilizar en procesos de remediación de suelos ácidos contaminados con estas sustancias.

Ademas, los métodos químicos tradicionales son sólo efectivos para altas concentraciones de metales, pero no a bajas, por lo que el uso de estas levaduras podría ser un complemento que mejore el tratamiento disponible.

En total se aislaron 32 especies, agrupadas en nueve géneros que fueron ordenados según su grado de adaptación y tolerancia a seis metales –cadmio, cobalto, cobre, litio, níquel y zinc– y se midió su capacidad para acumularlos.

Los resultados obtenidos muestran una clara disminución en la concentración de metal en varios casos, hecho que resulta alentador ya que hasta el momento los medios acidificados no eran recomendados para procesos de biorremediación.

Una cepa de la especie nueva Cryptococcus agrionensis fue capaz de captar 15,8 mg de cobre por gramo de levadura. Cryptococcus sp. 2 retuvo 36,25 mg de níquel y 62,28 mg de zinc por gramo, mientras que Lecythophora sp. fue capaz de remover 67,11 mg de zinc por gramo de levadura.

La remediación se basa en el uso de procesos de degradación químicos o biológicos para eliminar sustancias contaminantes que puedan comprometer seriamente el uso de recursos como el agua para consumo humano. El estudio en profundidad de las interacciones entre microorganismos y metales es fundamental para desarrollar métodos de remoción, recuperación o detoxificación de metales pesados y radionucleidos, es decir, elementos químicos con configuración inestable que al desintegrarse emiten radiación.

Edgardo Donati, investigador del CONICET experto en biorremediación comenta que los proyectos de biorremediación de bajo costo, alta eficiencia y diseñados para el tratamiento de problemas específicos son importantes para la sociedad ya que aportarían soluciones concretas y alcanzables en términos locales para la remediación de aquellas contaminaciones que inevitablemente provocan un serio impacto ambiental, con consecuencias no sólo para el ecosistema, sino además para la sociedad en su conjunto. Por ultimo, ésta línea de investigación puede tener otras aplicaciones como el uso de levaduras en procesos de biolixiviación, donde se usan estos microorganismos para recuperar metales como oro y cobre.

HALLAN CEPA BACTERIANA PRODUCTORA DE BIOPLÁSTICO

En la búsqueda de polímeros naturales que sustituyan a los plásticos derivados del petróleo, los científicos acaban de descubrir que un microorganismo de Sudamérica produce poli-beta-hidroxibutirato (PHB), un compuesto biodegradable de interés en las industrias alimentaria, farmacéutica, cosmética y del embalaje. Este hallazgo contribuiría notablemente a la sostenibilidad del planeta.

La protagonista es la bacteria Bacillus megaterium uyuni S29, una cepa que produce la mayor cantidad de polímero del género, la cual se ha localizado en los ojos de agua del famoso salar de Uyuni, en Bolivia. Esta cepa es considerada la mayor productora de bioplásticos que podría revolucionar los nuevos avances e investigaciones de biotecnología ambiental.

Debido a la alta concentración de sal, el salar de Uyuni situado a unos 3650msnm presenta ambientes muy extremos que favorecen la acumulación intracelular de PHB, un material de reserva que la bacteria utiliza en épocas de escasez de nutrientes.

Científicos de la  Universidad Politécnica de Cataluña (UPC) y de la Universidad Tecnológica de Graz (Austria) consiguieron que el bacilo produzca en el laboratorio cantidades significativas del compuesto en condiciones de cultivo similares a las de la industria. La técnica se publica en las revistas "Food Technology & Biotechnology" y "Journal of Applied Microbiology".

Según la doctora Marisol Marqués de la UPC, el biopolímero resultante tiene propiedades térmicas diferentes a los PHB convencionales, lo que hace que se pueda procesar de una forma más fácil, independientemente de su aplicación.

La investigadora reconoce que los costes de producción de los biopolímeros son, en general, todavía elevados y no competitivos si se comparan con los polímeros convencionales, aunque se está avanzando en este sentido.

El equipo consiguió, por primera vez, reducir el elevado peso molecular del PHB mediante enzimas lipasas, así como utilizar el biopolímero para formar nano y microesferas cargadas con antibiótico para poder controlar su difusión por el organismo.

CREAN BIOCOMBUSTIBLES A PARTIR DEL CO2 DEL AIRE USANDO MICROORGANISMOS MODIFICADOS GENÉTICAMENTE

El exceso de dióxido de carbono en nuestra atmósfera, creado por la quema indiscriminada de combustibles fósiles, es la mayor fuerza motriz del cambio climático global, e investigadores de todas partes del mundo están buscando afanosamente nuevas maneras de generar electricidad que liberen menos carbono al entorno.

Ahora, un grupo integrado por algunos de estos investigadores ha encontrado una forma de procesar el mismísimo dióxido de carbono atrapado en la atmósfera para transformarlo en productos industriales útiles, ayudando con esto a paliar la presencia excesiva de CO2 en la atmósfera. Su descubrimiento podría conducir en un futuro no muy lejano a la creación de biocombustibles mediante su elaboración directamente a partir del propio dióxido de carbono que está en el aire, y que es uno de los principales responsables de retener en la atmósfera la energía de los rayos del Sol, elevando de este modo las temperaturas globales en el fenómeno que se conoce como efecto invernadero.

Básicamente, lo que ha hecho el equipo de Michael Adams, del Departamento de Bioquímica y Biología Molecular en la Universidad de Georgia, Athens, Estados Unidos, es obtener por manipulación genética un microorganismo que hace con el dióxido de carbono exactamente lo mismo que hacen las plantas: lo absorbe y genera productos útiles.

Durante el proceso de fotosíntesis, los vegetales usan la luz solar para procesar agua y dióxido de carbono con la finalidad de elaborar azúcares que las plantas usan luego para obtener energía utilizable por ellas. El ciclo cubre así necesidades parecidas a las que cubre el metabolismo de animales como el Ser Humano, quemando las calorías de la comida para obtener energía utilizable. Los vegetales también liberan dióxido de carbono, solo que en menor medida que el absorbido por la fotosíntesis, con un balance positivo para el medio ambiente, siempre que las temperaturas estén en un nivel aceptable para las plantas.

Con estos azúcares es factible elaborar biocombustible, fermentándolos para hacer etanol, pero ha resultado muy difícil extraerlos con la eficacia necesaria, pues se encuentran atrapados dentro de las complejas paredes de las células.

Este nuevo descubrimiento significa que es factible prescindir de las plantas como paso intermedio en ese largo ciclo de producción. Ahora es viable tomar el dióxido de carbono directamente de la atmósfera, a través de microorganismos que se pueden manejar mejor que los vegetales, y convertirlo en productos útiles como por ejemplo biocombustibles y otras sustancias químicas de interés industrial, sin tener que pasar por el ineficaz proceso de cultivar las plantas y extraer luego los azúcares de su biomasa.

El nuevo proceso es posible gracias a un microorganismo único llamado Pyrococcus furiosus, que se nutre de carbohidratos en las aguas muy calientes cercanas a las fumarolas hidrotermales del fondo del mar. Estas fumarolas expelen agua marina calentada volcánicamente desde el subsuelo.

Modificando el material genético de este organismo, Adams y sus colegas crearon un nuevo tipo de P. furiosus capaz de alimentarse a temperaturas mucho más bajas a partir del dióxido de carbono.

El equipo de investigación usó hidrógeno para crear en el microorganismo una reacción química que incorpora el dióxido de carbono al ácido 3-hidroxipropiónico, una sustancia química de interés industrial, comúnmente utilizada para fabricar acrílicos y muchos otros materiales y productos.

Con otras manipulaciones genéticas de esta nueva cepa de P. furiosus, Adams y sus colaboradores lograron crear una variante que genera otros productos de utilidad industrial, incluyendo biocombustibles, a partir del dióxido de carbono.

Cuando el biocombustible creado gracias al P. furiosus es quemado, se libera a la atmósfera la misma cantidad de dióxido de carbono que se extrajo de ella en el ciclo de elaboración, por lo que el balance neto de carbono es cero, convirtiéndolo en una alternativa renovable y sostenible, mucho más limpia que la gasolina, el carbón y otros combustibles ampliamente utilizados en nuestros días.

El equipo de Adams trabajará ahora en refinar el proceso, con miras a probarlo a mayor escala.

DESARROLLAN UN HONGO PARA LA DEGRADACIÓN MAS RÁPIDA DE LOS DESECHOS VERDES

El Instituto de Biotecnología de la Universidad Nacional (UN) de Colombia está trabajando en la producción de un microorganismo que produzca un conjunto de enzimas para acelerar la descomposición de los residuos del cultivo de arroz. Según la ingeniera química Nubia Morales coordinadora del Laboratorio de Fermentaciones del instituto, dichos microorganismos son hongos y que producen esas enzimas.

Este producto busca resolver los problemas ocasionados por los residuos verdes, generados por la cosecha del arroz. Morales explica que el agricultor necesita deshacerse de esos residuos para empezar su siguiente cultivo; sin embargo, trasladarlos supone un aumento de los costos. 

El proceso habitual consiste en quemar los residuos a cielo abierto generando contaminación ambiental y gases de efecto invernadero; produce calentamiento y mata toda la microbiología del suelo. 

Morales señala que estos residuos se descomponen de manera natural en dos o tres meses y ese es un tiempo que el agricultor no tiene. Con los nuevos productos, se espera reducir el tiempo de descomposición a unos 15 o 20 días. 

Además, se espera que el agricultor aplique el producto en el mismo sitio donde se generan los residuos; así, se reducen los costos por concepto de su transporte. 
Un beneficio adicional es la nutrición del suelo pues con estos productos, los residuos son reincorporados, reponen toda su materia orgánica y otros nutrientes sin necesidad de que el agricultor compre materia orgánica y la ponga al suelo. 

Actualmente, los investigadores, liderados por Morales, tienen un grupo de microorganismos seleccionados, con los cuales ya se están haciendo pruebas de campo.

Trataré de encontrar mas información con respecto a este hongo y esperemos que los colegas de Colombia prosigan con la investigación para beneficio de todos los agricultores de Latinoamérica, y porque no, del mundo.

SELECCIONAN BACTERIAS PARA CONFIGURAR SISTEMAS DE DEPURACIÓN DE AGUAS A LA CARTA Y DE BAJO COSTE

Investigadores de la Universidad de Granada han configurado biorreactores de bajo coste que depuran aguas residuales e industriales Se trata de recipientes en los que se lleva a cabo un proceso químico que involucra a bacterias, en este caso, seleccionadas 'a la carta' para eliminar contaminantes.

En este estudio los científicos han demostrado el desarrollo de biopelículas microbianas específicas cuando modificaban las características técnicas del soporte donde se desarrollan, consiguiéndose la optimización de los procesos de depuración.

Los expertos han comprobado que se pueden configurar biorreactores adecuados para cada tipo de residuo, ya que los microorganismos acaban adaptándose a las condiciones ambientales que les definen. El investigador de la Universidad de Granada Jesús González-López explica que han analizado los cambios de microorganismos en función del diseño del reactor y cuando son forzados a que descontaminen nitrógeno, por ejemplo, se adaptan al medio. Así se puede alcanzar una potencialidad casi ilimitada para degradar cualquier compuesto, si se ajustan las condiciones ambientales.

Para lograr esta especialización de las bacterias, los investigadores tuvieron que estudiar los tipos de microorganismos existentes en el reactor y cómo iban respondiendo a los cambios ambientales para un contaminante concreto. Los investigadores analizaron cómo respondían los microorganismos ante diferentes compuestos, por ejemplo, un producto tóxico disuelto en el agua, planteando qué condiciones tendrían que facilitar para conseguir que los microorganismos sobrevivieran y degradaran de forma selectiva a los contaminantes presentes.

Este conocimiento permite el desarrollo de biorreactores ‘a la carta’, es decir, sistemas biológicos de bajo coste adaptados a cada contaminante. Otra de las novedades del estudio es la aplicación de técnicas moleculares al estudio de las  poblaciones microbianas. Estas técnicas genéticas detectan una mayor cantidad de microorganismos en el biorreactor en comparación con un 1 o 2 por ciento de los organismos presentes en el sistema de depuración biológica mediante el cultivo.

Hasta el momento los biorreactores se han probado a escala de planta piloto, los investigadores pretenden trasladar ahora los resultados a una depuradora real.

Los biorreactores con los que trabajan en la Universidad de Granada son sistemas biológicos para el tratamiento de efluentes domésticos e industriales donde las bacterias transforman los residuos en compuestos no contaminantes, con lo que permiten que el agua se pueda reutilizar. Los investigadores incorporan distintos soportes inertes donde se depositan microorganismos que forman biopelículas que filtran el agua y la depuran. En contacto en el líquido elemento, las bacterias degradan los contaminantes o los biotransforman. El objetivo es que el agua se pueda reutilizar a un bajo costo de explotación, no para el consumo humano, pero sí como agua de riego de campos de golf o cultivos.

TRATAMIENTO DE AGUAS RESIDUALES CON MICROALGAS CONTRARRESTA EL CAMBIO CLIMÁTICO

Las sequías, el deterioro del ecosistema y la pérdida de especies, entre otros daños del cambio climático, han planteado el uso de nuevas soluciones y tecnologías como una necesidad en América Latina, principalmente para la sostenibilidad del agua. Y en esa línea, una de las más innovadoras es el tratamiento de aguas residuales con algas marinas, que contrarresta el cambio climático y que tiene varias ventajas.

Para el experto mexicano Roberto Parra, las microalgas en el tratamiento de aguas residuales permiten la generación de energía, mejorar el tratamiento de lodos y los metabolitos secundarios. Además, disminuyen la calidad de los contaminantes más difíciles de estas aguas, como los nitratos y los fosfatos, que para las microalgas son nutrientes esenciales para su cultivo.

Aunque el uso de las microalgas se remonta a la primera mitad de la década de los ‘50 y pese a que aún se encuentra en estado joven para el tratamiento de agua, ya han obtenido resultados exitosos comprobados por universidades y centros de investigación.

Parra afirma que hace unos dos mil millones de años, fue gracias a estos organismos fotosintéticos que la atmósfera se enriqueció de oxígeno y dio origen a la generación de microorganismos, añadiendo que por cada kilo de biomasa de microalgas producida, se mitigan 1,8 kilogramos de C02 y se producen 1,6 kilogramos de oxígeno.

Por otro lado, al analizar el uso de agua tratada durante el cultivo de microalgas para la producción de biodiésel, se ha evidenciado que ahorraría hasta un 90% de agua y las emisiones de CO2 se verían reducidas considerablemente.

Actualmente existen algunas plantas pilotos que usan las aguas residuales de la industria para el cultivo de algas.

Ese es el caso de la compañía SOLIX, que inició sus operaciones en 2009 al sureste de Colorado, en Estados Unidos. La planta, pionera a nivel mundial, cuenta con aproximadamente 150 mil litros de cultivo de microalgas.

Parra explica que utiliza las aguas residuales generadas durante la producción de metano acumulado en mantos carboníferos y utiliza el CO2 de una planta de lavado de aminas (compuestos químicos orgánicos) adyacente y, de esta manera, la biomasa de microalgas que es producida se usa para extracción de aceite.

DISEÑAN UN PROTOTIPO DE PILA CON UNA BACTERIA QUE PRODUCE ELECTRICIDAD DURANTE LA DEPURACIÓN DE AGUAS RESIDUALES

Un grupo de investigadores españoles y extranjeros ha desarrollo un proyecto que permite obtener energía limpia directamente de la depuración de aguas residuales, gracias a la ayuda de una insólita bacteria capaz de producir electricidad durante su intervención en ese proceso de purificación hídrica.

Este trabajo de investigación, coordinado por el director del Instituto Universitario de Electroquímica de la Universidad de Alicante (UA), Juan Miguel Feliu, ha consistido en diseñar un prototipo de pila microbiana para uso industrial que genere de forma simultánea energía y depure aguas residuales.

El proyecto, financiado con tres millones de euros por la Unión Europea, puede aplicarse principalmente en las empresas dedicadas a la depuración de aguas, a las que les supondría un considerable ahorro en los gastos energéticos derivados del tratamiento usado para eliminar los componentes residuales hídricos.

El Instituto Universitario de Electroquímica de la UA ha liderado esta investigación multidisciplinar, denominada 'Bacwire' (Interconexión bacteriológica para la conversión de energía y biodescontaminación), que comenzó en octubre de 2009 y que acaba de finalizar.

Esta aventura científica ha partido de los conocimientos previos sobre un microorganismo, conocido como Geobacter Sulfurreducens, que vive en los entornos marinos y lechos de ríos donde no hay oxígeno.

Dicho microorganismo tiene la capacidad de crecer sobre un electrodo, lo que posibilita aprovechar la electricidad generada durante su metabolismo para crear un tipo muy particular de batería, llamada "pila de combustible" permitiéndose la producción de electricidad al tiempo que elimina residuos contaminantes.

En una primera fase de la investigación, los científicos estudiaron, a nivel muy básico y a escala de laboratorio, la fisiología de esta bacteria y su capacidad de comunicarse eléctricamente con distintos metales para optimizar las condiciones de generación de la electricidad. Posteriormente, emplearon ese conocimiento adquirido para diseñar diversos prototipos, de tamaños cada vez mayores, de pilas microbianas, que ya están en funcionamiento en las instalaciones del Instituto Universitario de Electroquímica de la UA para su posible aplicación a nivel industrial.

Los prototipos actuales llegan a producir una potencia eléctrica de entre 20 y 40 vatios por metro cuadrado, lo que equivale a unos 5 kilovatios por metro cúbico de agua tratada. Según los investigadores, un prototipo de investigación dentro de ese ámbito es considerado que puede ser aplicable a nivel industrial cuando supera la potencia de 1 kW/m3.

El agua residual es el combustible que emplea el dispositivo creado por estos investigadores para obtener la energía eléctrica. La novedad de este prototipo radica en que la energía eléctrica se logra de manera directa, sin etapas intermedias, como puede ser la formación de gas metano, lo que aumenta notablemente la eficiencia del proceso, ha destacado Climent.

Aunque el proyecto ha finalizado, los investigadores creen que se pueden optimizar aún más los resultados del prototipo diseñado y aumentar la potencia eléctrica mediante una serie de modificaciones en las condiciones en que esta bacteria se une al electrodo para mejorar su rendimiento energético.