Definición de Biorremediación

Rodrigo Arredondo Fernández
Lic. en Biología

La biorremediación es el proceso de eliminación de materiales tóxicos como el petróleo, compuestos naturales y sintéticos que contaminan el ambiente, a través del metabolismo de algunos microorganismos.

Estudiar a los microorganismos ha permitido desarrollar técnicas para remover contaminantes de ambientes complejos como el mar, el suelo, entre otros. Por eso la biorremediación es una técnica que puede aminorar los efectos de la contaminación, cuyo proceso ha tenido notable éxito para remover los vertidos de petróleo causados por accidentes o fugas, así como de contaminantes de origen industrial como disolventes o plaguicidas. En tiempos recientes y gracias al avance en la microbiología, se han podido diseñar nuevas técnicas para remover sustancias más tóxicas como el uranio.

¿En qué consiste?

El proceso de la biorremediación, en términos generales, inicia con el reconocimiento del tipo de contaminante y de las características del ambiente en el que se encuentra, todo para elegir el tipo de biorremediación que se aplicará. Para ello, se tiene que estimular el metabolismo de los microorganismos para que se facilite la degradación del contaminante. Por ejemplo, en el caso de que un contaminante se encuentre en suelo, este debe ser lo suficientemente permeable para que los nutrientes y el oxígeno se dispersen adecuadamente en el sistema, lo que mejora degradación de contaminantes en condiciones aerobias

Tipos de biorremediación

Biorremediación de ambientes contaminados con uranio

El uranio es un contaminante inorgánico radioactivo capaz de contaminar múltiples materiales y grandes extensiones, especialmente las aguas subterráneas con las que el mineral tiene contacto al momento de ser procesado o almacenado, lo que complica su contención y, por lo tanto, se pone en peligro la salud humana y del medio ambiente. Para ello, microbiólogos han desarrollado una estrategia para inmovilizar el uranio usando bacterias del género Shewanella y Geobacter, conocidas por sus reacciones de reducción en metales, y en conjunto con especies del género Desulfovibrio que son sulfato-reductoras; son capaces de transformar el uranio U6+ que es soluble, a U4+ un mineral insoluble conocido como uraninita, todo a través de una reacción de reducción. La aplicación de estos microorganismos ha resultado efectivo para tratar cuerpos de agua contaminados por U6+ aunque todavía es un proceso que se sigue estudiando para determinar si el producto de este bioproceso es estable y seguro.

Biorremediación de ambientes contaminados con hidrocarburos

El petróleo forma parte de los contaminantes orgánicos y es que es una fuente rica de material orgánico que muchos microorganismos aprovechan cuando este material entra en contacto con la intemperie, por lo que en situaciones indeseables como los vertidos de crudo se estimula el crecimiento de bacterias, hongos y algas verdes agregando nutrientes inorgánicos. Hay bacterias especializadas en la degradación de petróleo como Alcanix borkumensis que crece exclusivamente sobre hidrocarburos y ácidos grasos, produciendo compuestos que rompen las películas de petróleo facilitando su solubilización.

Biorremediación de ambientes contaminados con xenobióticos

Los xenobioticos son compuestos que no existen en la naturaleza pues fueron sintetizados por humanos y, por lo tanto, al ser liberados al ambiente es difícil que sean degradados como pasaría con otros contaminantes orgánicos como los hidrocarburos. Algunos ejemplos de los xenobióticos son los plaguicidas, bifenilos policlorados (PBCs), colorantes y disolventes clorados. Estos compuestos, aunque son orgánicos, tienen una estructura química que difiere tanto de aquellas sustancias naturales que pocos microorganismos reconocen, por lo que si es posible la degradación sería muy lenta.

En el caso de los plaguicidas, que dentro de la industria se consideran herbicidas, insecticidas y fungicidas, por lo tanto, incluyen una gran variedad química, pues se incluyen compuestos clorados, aromáticos, fosforados y nitrogenados. Algunos de estos pueden servir como fuente de carbono y energía para algunos microorganismos, sin embargo, algunos por estar clorados, son más resistentes a la degradación biológica, aunque la manipulación de factores como la temperatura, el pH, la ventilación y el contenido de cloro pueden influir en el proceso de descomposición.

Los compuestos clorados o halogenados, como los PCBs, que son usados como aislantes eléctricos, terminan en aguas subterráneas, siendo uno de los principales contaminantes industriales, por lo que el proceso de decloración a través de la biorremediación es de gran interés. Para ello se ha estudiado una forma de respiración anaerobia conocida como decloración reductora, en la que los compuestos orgánicos clorados funcionan como aceptores de electrones, y al reducirse se libera cloruro (Cl-) una sustancia que ya no es tóxica.

Los plásticos son los xenobióticos más problemáticos de las últimas décadas, pues la industria llega a producir más de 40 millones de toneladas anuales que por la diversidad de sus estructuras químicas, muchos pueden permanecer inalterados por mucho tiempo. Por eso se ha dirigido la investigación para producir plásticos que puedan ser degradados por microbios con el fin de que reemplacen a los plásticos sintéticos, por ejemplo, los polihidroxialacnoatos (PHAs) que pueden ser sintetizados por microorganismos como Ralstonia eutropha.

Por: Rodrigo Arredondo Fernández. Licenciado en biología, de la UNAM. Experiencia en la participación en investigaciones sobre la microbiología de alimentos fermentados tradicionales.

Trabajo publicado en: Jul., 2022.

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